崩壊で何が変わるか

アルファ粒子は陽子2個・中性子2個からなり、放出後は原子番号Zが2、質量数Aが4減ります。ベータマイナスでは中性子が陽子になり、電子と反ニュートリノが出てZは1増え、Aは変わりません。ベータプラスと電子捕獲では陽子が中性子になりZが1減ります。ガンマ線は電磁波で、励起娘核が放出しても核子数は変わらず元素も同じです。IAEAの技術概要は崩壊形式とガンマ放出を区別します。

核種計算と半減期

記号上A=238、Z=92の核がアルファを出すとA=234、Z=90になります。これは計算例で、実在核種がその経路で崩壊するか、遷移が可能かを示しません。核種資料が必要です。

IAEAは集団減少をN(t)=N₀e⁻λᵗ、半減期をT½=ln2/λとします。半減期10日の核が800個なら、20日後の期待数は約200個です。個々の核の崩壊時刻を予告するものではなく、少数標本では期待値からずれることがあります。RutherfordとSoddyの1902年原論文は分離したThX試料の活動が約4日で半減したと報告します。特定試料の歴史的結果です。

同じモデルで半減期が5回過ぎると、残存割合の期待値は(1/2)^5、約3.1%です。未崩壊核の割合と検出器の計数は関連しますが同じ測定量ではありません。放射能は崩壊率で、実際の計数には検出効率や背景信号も影響します。

半減期は化学反応の速さや物質の寿命そのものではなく、特定核種の集団に対する減少時間です。別の核種に変わると崩壊定数も異なり得ます。複数核種が混在する試料では、一つの指数式だけで全体を表せない場合があります。

範囲と安全

放射線名だけで危険度は決まりません。線源、エネルギー、放射能、曝露経路・時間によります。この記事は物質の探索・開封・測定法を扱いません。疑わしい線源を自分で扱わず、専門家と規則に従ってください。IAEA資料はウラン探査ガイド内の技術概要で、取扱手順書ではありません。

出典