Puoliintumisaikalaskuri – radioaktiivinen hajoaminen
Puoliintumisaikalaskurilla lasket, kuinka paljon ainetta on jäljellä tietyn ajan kuluttua tai kuinka kauan kestää, ennen kuin määrä laskee haluttuun arvoon. Laskuri perustuu eksponentiaaliseen hajoamiseen ja sopii radioaktiivisten aineiden, lääkeaineiden ja muiden eksponentiaalisesti vähenevien suureiden tarkasteluun.
Mikä on puoliintumisaika?
Puoliintumisaika (t½) on aika, jonka kuluessa aineen määrä putoaa puoleen. Se on jokaiselle radioaktiiviselle isotoopille ominainen vakio, joka ei riipu alkumäärästä. Esimerkiksi jodi-131:n puoliintumisaika on noin 8 vuorokautta ja hiili-14:n noin 5 730 vuotta.
Jäljellä oleva määrä
Jäljellä oleva määrä saadaan korottamalla puolikas potenssiin, jonka eksponentti on kuluneen ajan ja puoliintumisajan suhde.
N = N₀ × (½)^(t / t½)
Tässä N₀ on alkumäärä, t kulunut aika ja t½ puoliintumisaika samassa yksikössä kuin t.
Esimerkki: 100 grammaa ainetta, jonka puoliintumisaika on 8 vuotta. Kahdeksan vuoden kuluttua (yksi puoliintumisaika) jäljellä on 100 × (½)¹ = 50 g ja 16 vuoden kuluttua 100 × (½)² = 25 g.
Aika halutun määrän saavuttamiseen
Kun haluat tietää, kuinka kauan kestää, ennen kuin määrä laskee tiettyyn arvoon, ratkaise aika logaritmin avulla.
t = t½ × log₂(N₀ / N)
Esimerkki: kuinka kauan 100 grammaa hajoaa 25 grammaan, kun puoliintumisaika on 8 vuotta? t = 8 × log₂(100 / 25) = 8 × 2 = 16 vuotta.
Hajoamisvakio
Hajoaminen voidaan kuvata myös hajoamisvakion λ avulla. Se kertoo, kuinka suuri osuus ytimistä hajoaa aikayksikössä.
λ = ln(2) / t½
Tällöin jäljellä oleva määrä voidaan kirjoittaa myös muotoon N = N₀ × e^(−λt). Molemmat tavat antavat saman tuloksen.
Puoliintumisten taulukko
- 0 puoliintumisaikaa: 100 % jäljellä
- 1 puoliintumisaika: 50 %
- 2 puoliintumisaikaa: 25 %
- 3 puoliintumisaikaa: 12,5 %
- 10 puoliintumisaikaa: alle 0,1 %
Hyvä muistaa
- Anna kulunut aika ja puoliintumisaika samassa yksikössä.
- Sama malli sopii myös lääkeaineen poistumiseen elimistöstä.
- Hajoaminen on eksponentiaalista: määrä ei koskaan saavuta tarkalleen nollaa.