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  • 1 # 量子科學論

    放射性物質的半衰期是可以改變的,但大多數要透過人為因素的干擾。當一個不穩定的原子核自發地轉變成低能態並釋放出少量輻射時,就會發生放射性衰變。這個過程把原子就變成了不同的元素或不同的同位素。由於放射性衰變是一個自發的事件,你可能會認為衰變過程的半衰期是完全固定的,不能被外界影響改變。但是這種說法並不完全正確。

    首先說下,這個半衰期如何理解?

    記住這一點:放射性衰變是一種量子行為,在量子層面上我們無法準確的描述任何事情,因此單個放射性原子衰變的時間是完全隨機的。我們不能確定某個放射性原子何時衰變,我們只能給出一個機率。

    一個放射性原子何時衰變是無法預測的。我們現在所說的某種原子的半衰期並不能描述每個原子在衰變前所經歷的確切時間。而半衰期描述的是大量的原子達到一半原子衰變所需要的平均時間。

    就像鈾原子的半衰期長達45億年,但我們不知道單個鈾原子何時衰變,這完全是隨機的。雖然地球目前也存在了大約45億年之久,但根據鈾的半衰期,我們就能知道目前地球上還存在大量的鈾元素。

    怎樣改變放射性元素的半衰期

    放射性物質的半衰期可以利用時間膨脹效應改變。

    根據相對論,時間本身可以被減慢。因此,如果時間被延長,所有經歷時間的事物都能被賦予更長的有效壽命。

    有兩種方法可以做到這一點。相對於靜止的觀察者,以接近光速的速度移動會使時間明顯減慢。例如,由於時間膨脹,大量的放射性原子在實驗室中高速穿過加速環時,其半衰期相對於實驗室會延長。這種效果已經被粒子加速器驗證了很多次。

    時間也可以透過施加很強的引力場來膨脹。例如,由於時間膨脹,在黑洞附近放置一堆放射性原子也會延長它們相對於遠處觀察者的半衰期。

    放射性衰變的半衰期也可以透過改變原子核周圍電子的狀態來改變。

    在一種被稱為“電子俘獲”的放射性衰變中,原子核吸收一個原子的電子,並將其與質子結合形成中子和中微子。原子電子的波函式與原子核重疊的越多,原子核捕獲電子的能力就越強。

    因此,電子俘獲放射性衰變模式的半衰期與原子的電子處於何種狀態略有關係。透過激發或使原子的電子形成與原子核重疊較少的狀態,可以延長半衰期。由於原子間的化學鍵合涉及原子電子波函式的變形,因此原子的放射性半衰期取決於它如何與其他原子結合。只要改變與放射性同位素相連的相鄰原子,我們就可以改變它的半衰期。然而,以這種方式完成的半衰期變化通常很小。例如,一項由B. Wang等人完成並發表在《歐洲物理雜誌》上的研究發現,透過用鈀原子包圍鈹原子,鈹-7的電子俘獲半衰期延長了0.9%。

    除了改變化學鍵外,半衰期還可以透過簡單地移除原子中的電子來改變。

    這種方法是將所有的電子都可以從一個放射性原子中剝離出來。對於這樣的離子,不再有任何電子可以捕獲,因此電子捕獲的半衰期放射性衰變模式就會變成無限長。某些只能透過電子捕獲模式衰變的放射性同位素(如銣-83)可以透過剝離所有電子而永不衰變。除了電子俘獲外,人們還發現其他型別的放射性衰變的半衰期取決於周圍電子的狀態,但影響較小。由於電子環境的改變,半衰期的變化通常很小,遠遠小於1%。

    以上就是改變放射性元素半衰期的辦法!

  • 2 # 重粒子風暴

    謝邀請!在我這裡,任何存在細微區別的現象,都說明這個事物有更微觀的結構或原因,又因為宇宙是無邊無界的,無論在宏觀方向還是在微觀方向。所以,在我眼裡沒有全同的粒子,地球上今天的一箇中子和昨天的它也絕不相同。因此,放射性元素存在半衰期一定有其內在的原因,我認為重力場每時每刻都在帶來物質,其中一部分沉積在有質量的物質粒子之中,又因為它們創生時有所不同,最終形成了所謂的半衰期。這種半衰期一定和時空狀態相關,所以半衰期的時間長短一定是能改變的。

  • 3 # 乙九丁

    放射性元素的半衰期,是指該種元素在自然狀態下,有一半原子變成其它元素的平均時間。我看同志們都足以減慢這個過程來論述的,我也插一嘴。半衰期是可以改變的,不止能減慢,更能加快。例如核聚變,在瞬間使放射性元素轉變為其它元素。可不止是一半元素,幾乎是全部!並把損失的質量轉變成的能量變為巨大的破壞力,用來殺人或毀壞城市建築物。

  • 4 # 大偉140797056

    放射性元素的原子核不穩定,會自動裂變,裂變後變為別的元素,如果質量一公斤的放射性元素一年核裂變後只有一半質量,半衰期就是一年,如果質量一公斤的放射性元素在10年後只有一半質量,半衰期就是10年,餘以類推。半衰期反影了放射性元素的核裂變速度。

    放射性元素的半衰期改變是一道難題。

  • 5 # 句理

    這個世界由元素組成,這些微不起眼的粒子組合“生出”萬物,進而構造出這個神奇、充滿生機的世界。

    科學界普遍認為:核素起源於宇宙大爆炸,宇宙中的元素在宇宙形成過程中,藉助超高溫、高壓透過宇宙核素、恆星核素以及星際物質等相互作用生成。

    元素週期表上不同顏色的標記表示元素在宇宙中的不同起源:大爆炸熱核聚變(藍)、雙中子星合併(橙)、瀕死的低質量恆星(黃)、宇宙射線裂變、爆炸的大質量恆星(綠)、爆炸的白矮星(淡藍)、淺灰色:存在時間極短的放射性同位素,沒有恆星殘留。

    爆炸過後的平靜也使得宇宙的溫度和壓力驟然下降,宇宙中的元素進入自生自滅模式。直到近代,隨著科學技術的發展,元素的世界才由人類部分掌控,生成還是毀滅,可以由人類把握。

    不過比起自然,人類的能力還是先天不足,絕大部分元素仍處於原始的自生自滅當中。

    人往高處走,核素往穩定處留

    眾所周知,原子的質量大多集中在原子核,原子核的性質決定了原子的生還是滅。而原子核是質子和中子(統稱為核子)憑藉核力結合在一起的,因此,核力的大小對原子的穩定性至關重要。

    為了直觀的比較出不同原子核的穩定性,科學家們特為此定義了一個新的物理名詞:比結合能(specific binding energy),也叫平均結合能。

    質子與中子的結合與分離需要能量,這一點無需質疑,關鍵在於不同數量的核子結合在一起需要的能量不相同。

    比結合能的定義為原子核的結合能與核子數的比。通俗點說就是原子核的結合能分攤在每一個核子身上的能量,這個能量並不總是相等,隨著核子數的改變而變化,並有以下規律

    從圖中可以看到:鐵的比結合能最大,因此鐵核最穩定。

    這個世界有一個普遍的執行規律:向更穩定的方向進行。水往低處流,因為在低處,對於水來說,更穩定;人往高處走,因為處在高出可以讓心靈、讓家庭更穩定。

    對於微觀粒子來說,鐵就是它們最嚮往的地方。於是,輕核聚變,重核裂變,為的就是再靠近鐵一點點。

    人一口吃不成胖子,重核一時半會也裂不成鐵原子

    在通往夢想的道路上,有些人為此付出了一輩子,有些人,在一出生就出現在很多人永遠到不了的位置。

    原子核亦是如此。

    較輕的原子,如氫氦鋰鈹硼碳氮氧氟氖,如果任由它們自己努力,別說一輩子了,給它十輩子也變不成鐵原子。

    對於那些起點很高的重核,如鈾碘鈽鐳,來說,像變成鐵原子就要容易很多了,不過不同出身的元素,需要的時間大不相同。

    為了比較這些重核的穩定性,科學家們又定義了一個新的物理學名詞——半衰期。

    半衰期(Half-life)是指放射性元素的原子核有半數發生衰變時所需要的時間。

    半衰期是從統計學的角度定義的,即大量的原子核中有一半的原子核發生衰變所需的時間,對於單個或少量的原子核來說,半衰期這一名詞毫無意義,即對於一個特定的原子,我們只知道它發生衰變的機率,而不知道它將何時發生衰變。

    因此,換個角度,從機率學的角度來看,與其說半衰期是一個表述時間的物理學名詞,倒不如說它是一個機率學名詞,半衰期越大,發生衰變的機率越小,反之亦是如此。

    這也反應了微觀世界的一大執行規律:“單個的微觀事件是無法預測的”。

    不同放射性元素的半衰期天差地別,從125納秒(0.000000125秒)的砈到1.9*10^19年的鉍209,時間跨越之大,超出眾人想象。

    半衰期可以改變嗎?

    值得指出的是,半衰期只由放射性元素的原子核本身決定,與其他外部因素無關。

    也就是說,元素的半衰期生來什麼樣就是什麼樣。但如果用中子等微觀粒子去轟擊,會加快原子核的衰變,使得半數原子核衰變的時間大大縮短,但這是不是就改變一種元素的半衰期,因人而異,看你怎麼看了吧。

    畢竟,同一件事情或者同一個事物,在不同人的眼裡總會有不同的看法,此乃所謂莎士比亞所說“一千個讀者眼中就會有一千個哈姆雷特”。

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