Halbwertszeit ist die Zeitspanne, in der die Konzentration oder Aktivtät eines Stoffes auf die Hälfte abnimmt

Halbwertszeit - der Begriff in der Physik und der Medizin Der Begriff Halbwertszeit bedeutet die Zeitspanne, in der sich die Konzentration eines Stoffes um 50% verringert. In der Physik, speziell in der Physik wird damit die Zeitdauer bezeichnet, in der die Aktivität einer radioaktiven Substanz auf die Hälfte abgesunken ist.

Die Halbwertszeit eines Isotops beschreibt die Geschwindigkeit, mit der das Isotop zerfällt und Strahlung abgibt. Dadurch ist es möglich, die Menge an radioaktivem Material vorherzusagen, die nach einer bestimmten Zeit verbleibt.

Begriff & Erklärung: Halbwertszeit

Die Halbwertszeit ist definiert als die Zeit, die eine Hälfte der Atome eines radioaktiven Materials benötigt, um sich zu zersetzen. Die Halbwertszeiten für verschiedene Radioisotope können von wenigen Mikrosekunden bis zu Milliarden von Jahren reichen. Alpha-und Beta-Zerfall sind in der Regel langsamer als Gamma-Zerfall.

Die Halbwertszeiten bestimmter Arten von Radioisotopen sind sehr nützlich für die Wissenschaft. Sie ermöglichen es, das Alter sehr alter Materialien zu bestimmen. Archäologen verwenden die Halbwertszeit von Kohlenstoff-14 (Radiokohlenstoffdatierung), um das ungefähre Alter von organischen Objekten zu bestimmen, die jünger als 40.000 Jahre sind. Durch die Bestimmung, wie viel Kohlenstoff-14 umgewandelt wurde, kann der Wissenschaftler das Alter einer Substanz berechnen und abschätzen. Diese Technik ist als Kohlenstoffdatierung bekannt. Mit Isotopen mit längerer Halbwertszeit wie Uran-238 können auch ältere Objekte datiert werden.

Zerfallsformel

Nt = Masse des radioaktiven Materials im Zeitintervall (t)

N0 = Masse der ursprünglichen Menge an radioaktivem Material

k = Zerfallskonstante

t = Zeitintervall (t1 /2 für die Halbwertszeit)

Formel für die Berechnung der Halbwertszeit

Beispiel Uran

Das Uran hat mit 4,468 Milliarden Jahren eine sehr lange Halbwertzeit. Deshalb ist es heute noch auf der Erde vorhanden. Es kommt  natürlicherweise in Gesteinen auf der Erde vor. Uran sendet beim radioaktioven Zerfall Alpha-Strahlung aus. Aufgrund seiner Langlebigkeit ist Uran ein aus radioökologischer Sicht besonders relevantes Nuklid.

Beträgt aktuell in einem Erz die spezifische Aktivität von Uran als Beispiel 10.000 Bq/kg, so ist nach 4,468 Milliarden immer noch eine Aktivität von 5.000 Bq/kg vorhanden (s. auch „Ueber die künstliche Umwandlung des Urans durch Neutronen I-II“)