Istotną cechą charakterystyczną rozpadu każdego izotopu promieniotwórczego, obok rodzaju i rozkładu energii emitowanych cząstek, jest szybkość tego rozpadu. Ilość (aktywność) substancji promieniotwórczej maleje z upływem czasu, przy czym szybkość spadku intensywności promieniowania nie zależy od czynników zewnętrznych, tzn. temperatury, ciśnienia, stanu skupienia substancji promieniotwórczej itp. Rutherford i Soddy w 1902 roku doszli do wniosku, że aktywność substancji promieniotwórczej maleje w czasie w sposób wykładniczy. Szybkość rozpadu można wyrazić stosunkiem DN/Dt, w którym DN jest ubytkiem substancji promieniotwórczej (wielkość ta może być przedstawiona liczbą atomów, liczbą moli lub jednostkami masy pierwiastka promieniotwórczego) ulegającej przemianie w czasie Dt. Wynik pomiaru jest tym dokładniejszy, im mniejszy jest przedział czasu, w którym mierzy się zmianę aktywności. Zależność tę można zapisać w postaci wykładniczej:

N_t = N₀e^-lt

W równaniu tym l jest stałą rozpadu (często nazywaną także stałą zaniku), N₀ oznacza liczbę atomów obecnych w dowolnie obranej chwili początkowej, a N_t oznacza liczbę atomów pozostałych po upływie czasu t. Gdy liczba atomów zmaleje do połowy, tzn. N_t/N₀ = 1/2, równanie przyjmuje postać:

ln 0,5 = -lT_1/2

Gdzie T_1/2 oznacza okres półtrwania. Jest to wielkość charakterystyczna dla każdego radionuklidu. Jest to czas, po którym połowa atomów substancji promieniotwórczej ulega rozpadowi. Okresy te wahają się od ułamków sekundy do bilionów lat. Na przykład węgiel ¹⁴C ma okres półtrwania 5730 lat. Oznacza to, że po 5730 latach pozostanie tylko połowa atomów tego izotopu, zaś po upływie kolejnych 5730 lat będzie ich już 1/4 itd.
Wielkość T_1/2 jest również określana jako okres połowicznego rozpadu, okres połowicznego zaniku, okres półrozpadu lub półokres. Wszystkie te terminy są jednoznaczne i mogą być stosowane zamiennie.
Pomiar szybkości rozpadu pierwiastka promieniotwórczego potrzebny jest do jego identyfikacji. Okres półtrwania jest wielkością charakterystyczną dla każdego radionuklidu. Oblicza się go na podstawie pomiarów natężenia promieniowania dokonywanych w określonych odstępach czasu.
Znane są izotopy o bardzo krótkim okresie połowicznego zaniku T_1/2 rzędu nanosekund, a także są znane radioizotopy o okresie półtrwania bardzo długim, przekraczającym tryliony lat.
Z równania: ln 0,5 = -lT_1/2 można obliczyć stałą zaniku, określającą szybkość rozpadu radionuklidu:

l = -ln 0,5 / T_1/2 = 0,693 / T_1/2

Z doświadczeń wiadomo, że wartość stałej zaniku praktycznie nie ulega zmianie i nie mają na nią wpływu warunki, w których odbywa się przemiana promieniotwórcza. Oznacza to, że nie mamy większego wpływu (poza nielicznymi wyjątkami) na jej przebieg oraz szybkość.
Należy pamiętać, że szybkość rozpadu promieniotwórczego jest wielkością statystyczną. Oznacza to, że po czasie T_1/2 ulegnie rozpadowi połowa atomów promieniotwórczych, ale nie można wskazać, które atomy ulegną tej przemianie. Jeśli mamy na przykład 25 atomów, to nie możemy twierdzić, że po czasie T_1/2 ulegnie przemianie 12,5 atomu. Przemianie ulegnie (statystycznie) 12 lub 13 atomów (a może nawet 11 lub 15) i podobna sytuacja będzie po następnym okresie T_1/2, tak więc dokładność oznaczenia okresu półtrwania zależy od liczby atomów.

Artykuł napisała:
Kinia