La loi des changements d'activité lors de la désintégration radioactive. Loi fondamentale de la désintégration radioactive

Prérequis la désintégration radioactive est que la masse du noyau d'origine doit dépasser la somme des masses des produits de désintégration. Par conséquent, chaque désintégration radioactive se produit avec une libération d’énergie.

Radioactivité divisé en naturel et artificiel. Le premier concerne les noyaux radioactifs existant dans conditions naturelles, le second - aux noyaux obtenus grâce à réactions nucléaires dans des conditions de laboratoire. Fondamentalement, ils ne sont pas différents les uns des autres.

Les principaux types de radioactivité comprennent les désintégrations α, β et γ. Avant de les caractériser plus en détail, considérons la loi d'apparition de ces processus dans le temps, commune à tous les types de radioactivité.

Des noyaux identiques subissent une désintégration à des moments différents, qui ne peuvent être prédits à l’avance. Par conséquent, nous pouvons supposer que le nombre de noyaux se désintégrant sur une courte période de temps dt, proportionnel au nombre N cœurs disponibles en ce moment, et dt:

La relation (3.5) est appelée la loi fondamentale de la désintégration radioactive. Comme vous pouvez le constater, le numéro N le nombre de noyaux qui ne se sont pas encore désintégrés diminue de façon exponentielle avec le temps.

L'intensité de la désintégration radioactive est caractérisée par le nombre de noyaux qui se désintègrent par unité de temps. D’après (3.4), il ressort clairement que cette quantité | dN / dt | = λN. C'est ce qu'on appelle l'activité UN. Ainsi l'activité :

.

Elle se mesure en becquerels (Bq), 1 BK = 1 désintégration(s); et aussi en curies (Ci), 1 Ci = 3,7∙10 10 Bq.

L'activité par unité de masse d'un médicament radioactif est appelée activité spécifique.

Revenons à la formule (3.5). Avec une constante λ et activité UN le processus de désintégration radioactive est caractérisé par deux autres grandeurs : la demi-vie T1/2 et durée de vie moyenne τ graines.

Demi-vie T1/2- temps pendant lequel le nombre initial de noyaux radioactifs va diminuer de moitié en moyenne :

,

Durée de vie moyenne τ Définissons-le comme suit. Nombres de coeurs δN(t), qui a connu une dégradation au fil du temps ( t, t + dt), est déterminé par le côté droit de l’expression (3.4) : δN(t) = λNdt. La durée de vie de chacun de ces noyaux est t. Cela signifie la somme des vies de chacun N 0 des noyaux initialement disponibles est déterminé en intégrant l'expression tδN(t) dans le temps de 0 à ∞. Diviser la somme des vies de tous N 0 coeurs par N 0, nous trouverons la durée de vie moyenne τ du noyau en question :

remarquerez que τ est égal, comme il ressort de (3.5), à la période de temps pendant laquelle le nombre initial de noyaux diminue de e une fois.

En comparant (3.8) et (3.9.2), on voit que la demi-vie T1/2 et durée de vie moyenne τ ont le même ordre et sont liés entre eux par la relation :

.

Une désintégration radioactive complexe peut se produire dans deux cas :

Signification physique de ces équations est que le nombre de noyaux 1 diminue en raison de leur désintégration, et le nombre de noyaux 2 se reconstitue en raison de la désintégration des noyaux 1 et diminue en raison de sa propre désintégration. Par exemple, au moment initial t= 0 disponible N°01 noyaux 1 et N 02 2 cœurs. Avec de telles conditions initiales, la solution du système a la forme :

Si en même temps N 02= 0, alors

.

Pour estimer la valeur N 2(t), vous pouvez utiliser la méthode graphique (voir Figure 3.2) pour construire des courbes e−λt et (1 − e−λt). De plus, en raison des propriétés particulières de la fonction e−λt il est très pratique de construire des ordonnées de courbe pour les valeurs t, correspondant T, 2T, … etc. (voir tableau 3.1). La relation (3.13.3) et la figure 3.2 montrent que la quantité de substance fille radioactive augmente avec le temps et avec t >> T2 (λ 2t>> 1) se rapproche de sa valeur limite :

et est appelé vieux de plusieurs siècles, ou équilibre séculaire. La signification physique de cette équation séculaire est évidente.

Graphique 3.3. Désintégration radioactive complexe.

Puisque, d’après l’équation (3.4), λN est égal au nombre de désintégrations par unité de temps, alors la relation λ 1 N 1 = λ2N2 signifie que le nombre de désintégrations de la substance fille λ2N2égal au nombre de désintégrations de la substance mère, c'est-à-dire le nombre de noyaux de la substance fille formée dans ce cas λ 1 N 1. L'équation séculaire est largement utilisée pour déterminer les demi-vies des substances radioactives à vie longue. Cette équation peut être utilisée pour comparer deux substances se convertissant mutuellement, dont la seconde a une demi-vie beaucoup plus courte que la première ( T2 << T1) à condition que cette comparaison soit faite au moment t >> T2 (T2 << t << T1). Un exemple de désintégration séquentielle de deux substances radioactives est la transformation du radium Ra en radon Rn. Le 88 Ra 226 est connu pour émettre avec une demi-vie T1 >> 1600 années Les particules α, se transforment en gaz radioactif radon (88 Rn 222), lui-même radioactif et émettant des particules α avec une demi-vie T2 ≈ 3.8 jour. Dans cet exemple, il suffit T1 >> T2, donc pour les fois t << T1 la solution des équations (3.12) peut s'écrire sous la forme (3.13.3).

Pour plus de simplification, il faut que le nombre initial de noyaux Rn soit égal à zéro ( N 02= 0 à t= 0). Ceci est réalisé en mettant en place spécialement une expérience dans laquelle le processus de conversion de Ra en Rn est étudié. Dans cette expérience, le médicament Ra est placé dans un flacon en verre doté d’un tube relié à une pompe. Pendant le fonctionnement de la pompe, le Rn gazeux libéré est immédiatement pompé et sa concentration dans le cône est nulle. Si à un moment donné, pendant que la pompe fonctionne, le cône est isolé de la pompe, alors à partir de ce moment, qui peut être considéré comme t= 0, le nombre de noyaux Rn dans le cône va commencer à augmenter selon la loi (3.13.3) :N Ra et N Rn- pesée précise, et λRn- en déterminant la demi-vie Rn, qui a une valeur convenable pour les mesures de 3,8 jour. Donc la quatrième quantité λRa peut être calculé. Ce calcul donne la demi-vie du radium TRa ≈ 1600 années, ce qui coïncide avec les résultats de la définition TRa méthode de comptage absolu des particules α émises.

La radioactivité de Ra et Rn a été choisie comme référence pour comparer les activités de diverses substances radioactives. Par unité de radioactivité - 1 Ki- accepté activité de 1 g de radium ou la quantité de radon en équilibre avec lui. Ce dernier point peut être facilement trouvé à partir du raisonnement suivant.

On sait que 1 g le radium subit ~3,7∙10 10 par seconde se désintègre. Ainsi.

Modification du nombre de noyaux radioactifs au fil du temps. Rutherford et Soddy en 1911, résumant les résultats expérimentaux, montrèrent que les atomes de certains éléments subissent des transformations successives, formant des familles radioactives, où chaque membre naît du précédent et forme à son tour le suivant.

Ceci peut être commodément illustré par la formation de radon à partir du radium. Si vous le placez dans une ampoule scellée, une analyse de gaz après quelques jours montrera que de l'hélium et du radon y apparaissent. L'hélium est stable et s'accumule donc, tandis que le radon se désintègre tout seul. Courbe 1 sur la Fig. 29 caractérise la loi de la désintégration du radon en l'absence de radium. Dans ce cas, l'axe des ordonnées montre le rapport entre le nombre de noyaux de radon non décomposés et leur nombre initial. On voit que la teneur diminue selon une loi exponentielle. La courbe 2 montre comment le nombre de noyaux radioactifs de radon évolue en présence de radium.

Des expériences menées avec des substances radioactives ont montré qu'aucune condition extérieure (chauffage à haute température,

champs magnétiques et électriques, pressions élevées) ne peuvent pas affecter la nature et le taux de désintégration.

La radioactivité est une propriété du noyau atomique et pour un type donné de noyaux dans un certain état énergétique, la probabilité de désintégration radioactive par unité de temps est constante.

Riz. 29. Dépendance du nombre de noyaux de radon actifs dans le temps

Étant donné que le processus de désintégration est spontané (spontané), la modification du nombre de noyaux due à la désintégration au cours d'une période de temps est déterminée uniquement par le nombre de noyaux radioactifs à ce moment-là et proportionnellement à la période de temps.

où est une constante caractérisant le taux de désintégration. En intégrant (37) et en supposant que l’on obtient

c'est-à-dire que le nombre de cœurs diminue de façon exponentielle.

Cette loi se réfère à des valeurs moyennes statistiques et n'est valable que pour un nombre suffisamment grand de particules. La valeur X est appelée constante de désintégration radioactive, a une dimension et caractérise la probabilité de désintégration d'un atome en une seconde.

Pour les caractéristiques éléments radioactifs Le concept de demi-vie est également introduit, il s'agit du temps pendant lequel la moitié du nombre d'atomes disponibles se désintègre. En substituant la condition dans l'équation (38), nous obtenons

d'où, en prenant des logarithmes, on trouve que

et demi-vie

Selon la loi exponentielle de la désintégration radioactive, il existe à tout moment une probabilité non nulle de trouver des noyaux qui ne se sont pas encore désintégrés. La durée de vie de ces noyaux dépasse

Au contraire, d'autres noyaux qui s'étaient désintégrés à cette époque ont vécu pendant des temps différents, plus courts. La durée de vie moyenne d'un isotope radioactif donné est déterminée comme

Ayant noté on obtient

Par conséquent, la durée de vie moyenne d’un noyau radioactif est égale à l’inverse de la constante de désintégration R. Au fil du temps, le nombre initial de noyaux diminue d’un facteur.

Pour traiter les résultats expérimentaux, il convient de présenter l’équation (38) sous une autre forme :

Cette quantité s'appelle l'activité d'un médicament radioactif donné ; elle détermine le nombre de désintégrations par seconde. L'activité est une caractéristique de l'ensemble de la substance en décomposition, et non d'un noyau individuel. L'unité pratique d'activité est la curie. 1 curie est égal au nombre de noyaux désintégrés contenus dans le radium en 1 seconde de désintégration/s). Des unités plus petites sont également utilisées - millicuries et microcuries. Dans la pratique des expériences physiques, une autre unité d'activité est parfois utilisée : les désintégrations de Rutherford/s.

Nature statistique de la désintégration radioactive. La désintégration radioactive est un phénomène fondamentalement statistique. Nous ne pouvons pas dire exactement quand un noyau donné se désintégrera, mais nous pouvons seulement indiquer avec quelle probabilité il se désintégrera sur une période de temps donnée.

Les noyaux radioactifs ne « vieillissent » pas au cours de leur existence. La notion d'âge ne s'applique pas du tout à eux, mais on ne peut parler que de la durée moyenne de leur vie.

De la nature statistique de la loi de la désintégration radioactive, il s'ensuit qu'elle est strictement observée lorsqu'elle est grande, et lorsqu'elle est faible, des fluctuations doivent être observées. Le nombre de noyaux en décomposition par unité de temps devrait fluctuer autour de la valeur moyenne, caractérisée par la loi ci-dessus. Ceci est confirmé par des mesures expérimentales du nombre de particules émises substance radioactive par unité de temps.

Riz. 30. Dépendance du logarithme de l'activité au temps

Les fluctuations obéissent à la loi de Poisson. Lors de mesures avec des médicaments radioactifs, il faut toujours en tenir compte et déterminer l'exactitude statistique des résultats expérimentaux.

Détermination de la constante de désintégration X. Lors de la détermination de la constante de désintégration X d'un élément radioactif, l'expérience se réduit à enregistrer le nombre de particules émises par la préparation par unité de temps, c'est-à-dire que son activité est déterminée. Ensuite, un graphique des changements d'activité dans le temps est tracé, généralement sur une échelle semi-logarithmique. Le type de dépendances obtenu lors de l'étude d'un isotope pur, d'un mélange d'isotopes ou d'une famille radioactive s'avère différent.

Examinons quelques cas à titre d'exemple.

1. On étudie un élément radioactif dont la désintégration produit des noyaux stables. En prenant le logarithme d'expression (41), on obtient

Par conséquent, dans ce cas, le logarithme de l’activité est une fonction linéaire du temps. Le graphique de cette dépendance ressemble à une droite dont la pente (Fig. 30)

2. On étudie une famille radioactive dans laquelle se produit toute une chaîne de transformations radioactives. Les noyaux issus de la désintégration se révèlent à leur tour radioactifs :

Un exemple d’une telle chaîne est la désintégration :

Trouvons la loi qui décrit dans ce cas l'évolution du nombre d'atomes radioactifs au fil du temps. Par souci de simplicité, nous ne sélectionnerons que deux éléments : en considérant A comme initial, et B comme intermédiaire.

Ensuite, la variation du nombre de noyaux A et de noyaux B sera déterminée à partir du système d'équations

Le nombre de noyaux A diminue en raison de leur désintégration, et le nombre de noyaux B diminue en raison de la désintégration des noyaux B et augmente en raison de la désintégration des noyaux A.

Si à il y a des noyaux A, mais qu'il n'y a pas de noyaux B, alors les conditions initiales s'écriront sous la forme

La solution des équations (43) a la forme

et l'activité totale de la source constituée des noyaux A et B :

Considérons maintenant la dépendance du logarithme de la radioactivité au temps pour différents rapports entre et

1. Le premier élément est de courte durée, le second est de longue durée, c'est-à-dire . Dans ce cas, la courbe montrant l'évolution de l'activité totale de la source a la forme représentée sur la Fig. 31, a. Au début, l'évolution de la courbe est déterminée principalement par une diminution rapide du nombre de noyaux actifs. Les noyaux B se désintègrent également, mais lentement, et leur désintégration n'affecte donc pas beaucoup la pente de la courbe dans la section. Par la suite, il reste peu de noyaux de type A dans le mélange d'isotopes et la pente de la courbe est déterminée par la constante de désintégration. Si vous avez besoin de trouver et, alors la pente de la courbe pour une grande valeur de temps est trouvée (dans l'expression (45), le premier terme exponentiel dans ce cas peut être écarté). Pour déterminer la valeur, il faut également prendre en compte l'effet de la désintégration d'un élément à vie longue sur la pente de la première partie de la courbe. Pour ce faire, extrapolez la droite à la région des petits temps, et soustrayez en plusieurs points l'activité déterminée par l'élément B de l'activité totale selon les valeurs obtenues

construisez une ligne droite pour l'élément A et trouvez-la en utilisant l'angle (dans ce cas, vous devez passer des logarithmes aux antilogarithmes et inversement).

Riz. 31. Dépendance du logarithme de l'activité d'un mélange de deux substances radioactives au temps : a - à à

2. Le premier élément est de longue durée et le second est de courte durée : la dépendance dans ce cas a la forme illustrée à la Fig. 31, b. Au début, l'activité du médicament augmente en raison de l'accumulation de noyaux B. Ensuite, un équilibre radioactif se produit, dans lequel le rapport entre le nombre de noyaux A et le nombre de noyaux B devient constant. Ce type d'équilibre est appelé transitionnel. Après un certain temps, les deux substances commencent à diminuer au rythme de la désintégration de l'élément parent.

3. La demi-vie du premier isotope est beaucoup plus longue que celle du second (il convient de noter que la demi-vie de certains isotopes se mesure en millions d'années). Dans ce cas, au fil du temps, s'établit ce qu'on appelle l'équilibre séculaire, dans lequel le nombre de noyaux de chaque isotope est proportionnel à la demi-vie de cet isotope. Rapport

>> La loi de la désintégration radioactive. Demi-vie

§ 101 LOI DE LA DÉCROISSANCE RADIOACTIVE. DEMI-VIE

La désintégration radioactive obéit à une loi statistique. Rutherford, étudiant les transformations des substances radioactives, a établi expérimentalement que leur activité diminue avec le temps. Cela a été discuté dans le paragraphe précédent. Ainsi, l'activité du radon diminue de 2 fois après 1 minute. L'activité d'éléments comme l'uranium, le thorium et le radium diminue également avec le temps, mais beaucoup plus lentement. Pour chaque substance radioactive, il existe un certain intervalle de temps pendant lequel l'activité diminue de 2 fois. Cet intervalle est appelé demi-vie. La demi-vie T est le temps pendant lequel la moitié du nombre initial d'atomes radioactifs se désintègre.

La baisse d'activité, c'est-à-dire le nombre de désintégrations par seconde, en fonction du temps passé sur l'un des médicaments radioactifs illustré à la figure 13.8. La demi-vie de cette substance est de 5 jours.

Dérivons maintenant la forme mathématique de la loi de la désintégration radioactive. Soit le nombre d'atomes radioactifs à l'instant initial (t= 0) être égal à N 0. Ensuite, après la demi-vie, ce nombre sera égal à

Après un autre intervalle de temps similaire, ce nombre deviendra égal à :

La désintégration radioactive des noyaux d'un même élément se produit progressivement et avec à des vitesses différentes pour différents éléments radioactifs. Il est impossible de préciser à l’avance le moment de la désintégration nucléaire, mais il est possible d’établir la probabilité de désintégration d’un noyau par unité de temps. La probabilité de désintégration est caractérisée par le coefficient "λ" - la constante de désintégration, qui dépend uniquement de la nature de l'élément.

Loi de la désintégration radioactive.(Diapositive 32)

Il a été établi expérimentalement que :

Sur des périodes de temps égales, la même proportion de noyaux disponibles (c'est-à-dire non encore désintégrés au début d'un intervalle donné) d'un élément donné se désintègre.

Forme différentielle de la loi de la désintégration radioactive.(diapositive 33)

Établit la dépendance du nombre d'atomes non décomposés dans ce moment temps à partir du nombre initial d'atomes au moment de référence zéro, ainsi qu'à partir du temps de désintégration "t" et de la constante de désintégration "λ".

N t - nombre de cœurs disponibles.

dN est la diminution du nombre d'atomes disponibles ;

dt - temps de décroissance.

dN ~ N t dt Þ dN = –λ N t dt

« λ » est le coefficient de proportionnalité, la constante de désintégration, caractérisant la proportion de noyaux disponibles qui ne se sont pas encore désintégrés ;

« – » signifie qu’avec le temps, le nombre d’atomes en décomposition diminue.

Corollaire n°1 :(diapositive 34)

λ = –dN/N t dt - taux relatif de désintégration radioactive pour de cette substance il y a une valeur constante.

Corollaire n°2 :

dN/N t = – λ · Nt - le taux absolu de désintégration radioactive est proportionnel au nombre de noyaux non désintégrés au temps dt. Ce n'est pas "const", car diminuera avec le temps.

4. Forme intégrale de la loi de la désintégration radioactive.(diapositive 35)

Définit la dépendance du nombre d'atomes restants à un moment donné (N t) sur leur nombre initial (N o), le temps (t) et la constante de désintégration "λ". La forme intégrale est obtenue à partir de la forme différentielle :

1. Séparons les variables :

2. Intégrons les deux côtés de l’égalité :

3. Trouvons les intégrales Þ -décision commune

4. Trouvons une solution particulière :

Si t = t 0 = 0 Þ N t = N 0 , substituons ces conditions dans la solution générale

(début (numéro d'origine

désintégration) des atomes)

Þ Ainsi:

forme intégrale de la loi r/act. désintégration

NT - le nombre d'atomes non décomposés à un moment donné t ;

N 0 - nombre initial d'atomes à t = 0 ;

λ - constante de décroissance ;

t - temps de décroissance

Conclusion: Le nombre disponible d'atomes non décomposés est ~ la quantité d'origine et diminue avec le temps selon une loi exponentielle. (diapositive 37)

Nt= N 0 2 λ 1 λ 2 >λ 1 Nt = N 0 e λ t

5. Demi-vie et sa relation avec la constante de désintégration. ( diapositive 38,39)

La demi-vie (T) est le temps nécessaire à la désintégration de la moitié du nombre initial de noyaux radioactifs.

Il caractérise le taux de décomposition de divers éléments.

Conditions de base pour déterminer « T » :

1. t = T - demi-vie.

2. - la moitié du nombre initial de cœurs pour "T".

La formule de connexion peut être obtenue si ces conditions sont substituées dans la forme intégrale de la loi de la désintégration radioactive

1.

2. Raccourcissons "N 0". ÈME

3.

4. Potentialisons.

Þ

5.

Les demi-vies des isotopes varient considérablement : (diapositive 40)

238 U ® T = 4,51 10 9 ans

60 Co ® T = 5,3 ans

24 Na ® T = 15,06 heures

8 Li ® T = 0,84 s

6. Activité. Ses types, unités de mesure et quantification. Formule d'activité.(diapositive 41)

En pratique, l’essentiel est nombre total désintégrations se produisant dans la source rayonnement radioactif par unité de temps => déterminer quantitativement la mesure de la dégradation activité substance radioactive.

L'activité (A) dépend du taux de désintégration relatif "λ" et du nombre de noyaux disponibles (c'est-à-dire de la masse de l'isotope).

« A » caractérise le taux de désintégration absolu de l'isotope.

3 options pour rédiger la formule d'activité : (diapositive 42,43)

JE. De la loi de la désintégration radioactive dans forme différentielle suit :

Þ

activité (taux absolu de désintégration radioactive).

activité

II. De la loi de la désintégration radioactive sous forme intégrale, il résulte :

1. (multipliez les deux côtés de l’égalité par « λ »).

Þ

2. ; (activité initiale à t = 0)

3. La décroissance de l'activité suit une loi exponentielle

III. Lorsque l'on utilise la formule permettant de relier la constante de désintégration "λ" à la demi-vie "T", elle suit :

1. (multipliez les deux côtés de l’égalité par « NT " pour obtenir de l'activité). ÈME et nous obtenons la formule de l'activité

2.

Unités d'activité :(diapositive 44)

UN. Unités de mesure du système.

A = dN/dt

1[disp/s] = 1[Bq] – becquerel

1Mdisp/s =10 6 disp/s = 1 [Rd] - Rutherford

B. Unités de mesure non système.

[Ki] - curie(correspond à l'activité de 1g de radium).

1[Ci] = 3,7 10 10 [disp/s]- 1 g de radium se désintègre en 1 s 3,7 10 10 noyaux radioactifs.

Types d'activité :(diapositive 45)

1. Spécifique est l'activité par unité de masse d'une substance.

Un battement = dA/dm [Bq/kg].

Il est utilisé pour caractériser des substances pulvérulentes et gazeuses.

2. Volumétrique- est l'activité par unité de volume d'une substance ou d'un milieu.

A environ = dA/dV [Bq/m 3 ]

Il est utilisé pour caractériser des substances liquides.

En pratique, la diminution d'activité est mesurée à l'aide d'instruments radiométriques spéciaux. Par exemple, connaissant l'activité du médicament et le produit formé lors de la désintégration d'un noyau, vous pouvez calculer combien de particules de chaque type sont émises par le médicament en 1 seconde.

Si « n » neutrons sont produits lors de la fission nucléaire, alors un flux de « N » neutrons est émis en 1 s. N = nA.

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Date de création de la page : 2016-08-08

§ 15-g. Loi de la désintégration radioactive

L'avènement des compteurs à scintillation « manuels » et, principalement, des compteurs Geiger-Muller, qui ont permis d'automatiser le comptage des particules (voir § 15), a conduit les physiciens à une conclusion importante. Tout isotope radioactif se caractérise par un affaiblissement spontané de la radioactivité, exprimé par une diminution du nombre de noyaux en décomposition par unité de temps.

Le tracé de graphiques de l'activité de divers isotopes radioactifs a conduit les scientifiques à la même dépendance, exprimée fonction exponentielle(voir le tableau). L'axe horizontal montre le temps d'observation et l'axe vertical montre le nombre de noyaux non décomposés. La courbure des lignes pouvait être différente, mais la fonction elle-même, qui exprimait les dépendances décrites par les graphiques, restait la même :

Cette formule exprime loi de la désintégration radioactive : le nombre de noyaux qui ne se sont pas désintégrés au fil du temps est déterminé comme le produit du nombre initial de noyaux par 2 par la puissance égale au rapport du temps d'observation à la demi-vie, pris avec un signe négatif.

Comme il s'est avéré au cours des expériences, diverses substances radioactives peuvent être caractérisées par différents demi-vie– le temps pendant lequel le nombre de noyaux encore intacts est divisé par deux(Voir le tableau).

Demi-vies de certains isotopes de certains éléments chimiques. Les valeurs sont données pour les isotopes naturels et artificiels.

Demi-vie – généralement acceptée quantité physique, caractérisant le taux de désintégration radioactive. De nombreuses expériences montrent que même avec une très longue observation d'une substance radioactive, sa demi-vie est constante, c'est-à-dire qu'elle ne dépend pas du nombre d'atomes déjà désintégrés. Par conséquent, la loi de la désintégration radioactive a trouvé une application dans la méthode de détermination de l'âge des découvertes archéologiques et géologiques.

Méthode de datation au radiocarbone. Le carbone est très répandu sur Terre élément chimique, qui comprend les isotopes stables carbone-12, carbone-13 et l'isotope radioactif carbone-14, dont la demi-vie est de 5,7 mille ans (voir tableau). Les organismes vivants, consommant de la nourriture, accumulent les trois isotopes dans leurs tissus. Après la fin de la vie de l'organisme, l'apport de carbone s'arrête et, avec le temps, sa teneur diminue naturellement, en raison de la désintégration radioactive. Étant donné que seul le carbone 14 se désintègre, le rapport des isotopes du carbone dans les restes fossiles des organismes vivants change au fil des siècles et des millénaires. En mesurant cette « proportion de carbone », on peut juger de l’âge d’une découverte archéologique.

La méthode d'analyse du radiocarbone est applicable aux roches géologiques, ainsi qu'aux objets humains fossiles, mais à condition que le rapport des isotopes dans l'échantillon n'ait pas été perturbé au cours de son existence, par exemple par un incendie ou l'influence d'une source forte. de rayonnement. Le fait de ne pas avoir pris en compte ces raisons immédiatement après la découverte de cette méthode a conduit à des erreurs pendant plusieurs siècles et millénaires. Aujourd’hui, des « échelles d’étalonnage séculaires » sont utilisées pour l’isotope du carbone 14, en fonction de sa répartition dans les arbres à longue durée de vie (par exemple, le séquoia millénaire américain). Leur âge peut être calculé très précisément - par les cernes annuels du bois.

La limite d’application de la méthode de datation au radiocarbone au début du XXIe siècle était de 60 000 ans. Pour mesurer l'âge de spécimens plus âgés, par ex. rochers ou des météorites, utilisent une méthode similaire, mais au lieu du carbone, ils recherchent des isotopes de l'uranium ou d'autres éléments, selon l'origine de l'échantillon étudié.