放射性崩壊計算機

実際の同位体が直接安定した核種に崩壊することはまれです — U-238はトリウム、ラジウム、ラドン、ポロニウムなどを経て約14回の連続的な崩壊を経たのち、最終的に安定なPb-206に到達します。半減期は数十億年から数マイクロ秒まで幅広く分布します。ある中間段階の半減期がその親核種よりはるかに短い場合、その系列は永年平衡に達します。すべての娘核種の放射能は親核種の崩壊速度に同期するため、ここに示したような単純な指数関数一本でも、系列全体が十数段階に及ぶにもかかわらず、親核種の減衰を正確に表すことができます。

不安定な原子核が崩壊する瞬間は誰にも予測できません。内部にカウントダウンはなく、あるのは1秒あたりの一定の確率だけです。しかし何兆個もの原子が集まると、そのランダムさは平均化され、ここに見える滑らかな曲線になります。半減期とは試料が原子の半分を失うまでの時間にすぎず、3回の半減期を経ると最初の量に関係なく (1/2)³ = 1/8 だけが残ります。

教科書は、崩壊速度は温度・圧力・化学状態に左右されないと述べます。アルファ崩壊やベータ崩壊ではこれはほぼ完璧に成り立ちます。しかしベリリウム7のように電子捕獲で崩壊する同位体は、自分自身の原子から電子を借りるため、その速度は原子核付近の電子密度に依存します。化学者は化合物を変えたり圧力をかけたりするだけで、Be-7の半減期(約53日)を1%ほど変化させてきました。