Radioaktive Halbwertszeit — Physik, 14–17 Jahre

Die Halbwertszeit beschreibt das regelmäßige Muster, nach dem eine instabile Probe die Hälfte ihrer verbleibenden Aktivität verliert.

Die Idee

Radioaktive Atome verändern sich zufällig, daher lässt sich nicht vorhersagen, welches einzelne Atom als Nächstes zerfällt. Bei einer großen Probe folgt die Aktivität jedoch einem zuverlässigen Muster: Nach einer Halbwertszeit bleibt die Hälfte der ursprünglichen instabilen Kerne übrig, nach zwei ein Viertel. Die Halbwertszeit ist die Zeit für jede Halbierung.

Warum es wichtig ist

Wissenschaftler brauchten eine Beschreibung des Zerfalls, obwohl einzelne Ereignisse nicht vorhersagbar sind. Das Zählen von Zerfällen in vielen Atomen zeigte ein stabiles statistisches Muster. So wurde die Halbwertszeit zu einer nützlichen Uhr und Vergleichsgröße: Man kann die verbleibende Menge schätzen, ohne die Geschichte jedes Atoms zu kennen.

Beispiel

Eine Probe enthält anfangs 80 g einer radioaktiven Substanz mit einer Halbwertszeit von 6 Tagen. Nach 6 Tagen bleiben 40 g. Nach 12 Tagen bleibt die Hälfte von 40 g: 20 g. Nach 18 Tagen bleibt die Hälfte von 20 g: 10 g. Bei jedem Schritt halbiert sich die vorhandene Menge.

Der typische Fehler

Ein häufiger Fehler ist die Annahme, jede Halbwertszeit entferne die Hälfte der ursprünglichen Probe. Das klingt zunächst logisch, aber jedes Mal verschwindet die Hälfte dessen, was noch vorhanden ist, nicht die Hälfte der Anfangsmenge. Deshalb lautet die Folge 100, 50, 25, 12,5 und nicht 100, 50, 0.

Wo es vorkommt

Die Halbwertszeit wird in der medizinischen Bildgebung genutzt: Ein kurzlebiger Tracer kann zeigen, wie ein Organ arbeitet, während seine Aktivität abnimmt. Sie hilft auch beim Datieren mancher Gesteine und archäologischer Funde sowie bei der Planung sicherer Lagerung radioaktiver Abfälle. Dafür braucht man ein geeignetes Isotop und sorgfältige Messungen.

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