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과학

방사성 붕괴

방사성 붕괴과학
영어
Radioactive decay
단일 핵종의 법칙
N(t)=N₀exp(−λt)
방사능
A(t)=λN(t)
반감기
T₁/₂=ln2/λ
방사성 붕괴는 불안정한 원자핵이 입자나 전자기 복사를 내보내며 다른 핵종이나 에너지 상태로 전이하는 현상이다. 개별 핵의 붕괴 시점은 확률적이지만 많은 핵의 집단에서는 붕괴상수에 따른 지수적 감소를 관측한다.

개별 사건과 집단의 법칙

같은 조건에서 독립적으로 붕괴하는 핵 하나하나의 정확한 시점을 미리 지정할 수는 없다. 그러나 충분히 많은 핵을 모으면 일정 시간에 붕괴하는 비율을 통계적으로 기술할 수 있다. 지수식은 개별 핵이 정해진 시간표에 따라 차례로 붕괴한다는 뜻이 아니다.

반감기와 평균수명

반감기는 같은 핵종의 남아 있는 수가 평균적으로 절반이 되는 시간이다. 세 번의 반감기가 지나면 처음의 1/8이 남는다. 평균수명은 1/λ여서 반감기 ln2/λ와 다르다. 반감기가 지나면 모든 핵이 한 번씩 붕괴한다는 뜻도 아니다.

방사능의 단위

방사능 A는 단위 시간당 붕괴 사건 수이며 1 Bq는 초당 한 번의 붕괴를 뜻한다. 같은 λ에서 핵 수가 많으면 방사능도 크다. 이 값은 방출 에너지나 물질이 흡수한 에너지, 인체 영향의 크기와 같은 물리량이 아니다.

단순 지수식의 조건

하나의 핵종이 외부에서 추가되지 않고 일정한 붕괴상수로 감소하는 경우에 기본 지수식을 쓴다. 생성과 소멸이 함께 있거나 딸핵종도 방사성인 붕괴 사슬에서는 각 핵종의 수를 따로 계산해야 한다. 검출기가 센 계수율도 효율과 배경의 영향을 받아 방사능과 바로 같지는 않다.

관련 문서

원자핵 / 동위원소 / 확률 / 지수 함수 / 에너지 / 중성미자 / 알파 입자 / 핵 결합에너지