半衰期分为三种（半衰期的秘密）

这个文章是很久以前写的，最近发现没发过，所以就发出来了，下面我们就来说一说关于半衰期分为三种?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!

半衰期分为三种

这个文章是很久以前写的，最近发现没发过，所以就发出来了。

碳14是一种放射性同位素，一旦形成便会在一个不确定的时间后发生β衰变，衰变为氮14。根据观测碳14在埋入地下后5730年左右会衰变50%，再过5730年左右又会衰变剩余的50%。科学界一直认为这个衰变是随机的，是偶然事件，每个碳14随时都可能衰变，也可能永远不衰变。

偶然事件怎么可能有如此规律的半衰期？其实，整个过程应该是这样的，氮14吸收宇宙射线变成碳14，新转化成的碳14暂时是稳定的，随着时间的推移这个碳14会慢慢地放出能量，当剩余能量达到一个临界值时才会发生β衰变，放出大量能量变成氮14。这个过程就像恒星一样，它会不停发光发热，当达到一个临界值时就会突然发生超新星爆炸，放出大量能量。碳14也是如此的，刚转化成碳14时它的中子内部能量高于衰变时中子内部的能量，随着能量不断消耗，达到临界值发生衰变。

对于暂未衰变的碳14，当有某个碳14衰变时，由于类似共振的原理会吸收部分上个碳14放出的能量，又可以再稳定一段时间，随着时间的推移，又会有下一个碳14衰变，同时使其他碳14更晚一些衰变。

假设有三个前提条件：a、1个碳14衰变，相当与一个中微子的能量（后面用E代替）会被周围的碳14吸收；b、其他碳14会平均吸收a条件的能量（E）；c、碳14从刚生成到临界衰变的过程是随时间均匀放出能量的。

如果一个物体中一开始有2n 1个刚生成的碳14原子，到时间t时，几乎所有碳14达到临界值。这时候，某一个最接近临界值的碳14首先衰变，会放出能量a，其他每个碳14获得E/(2n)的能量，这样下一个碳14的衰变时间变为tE/(2n)a，再下一个碳14的衰变时间为tE/(2n-1)a......。那么衰变一半的时间为E/a[t/(2n) t/(2n-1) ...... t/(n 2) t/(n 1)]，再衰变剩下的一半所用时间为E/a[t/n t/(n-1) ...... t/(n/2 2) t/(n/2 1)]。当n无穷大时，这两个时间都约等于E/a*t*ln2=0.693Et/a，正好与试验观测结果有半衰期一致。

虽然，当一个碳14衰变放出能量时，这些能量不会被周围的碳14全部吸收，但是绝大部分会被周围的碳14吸收；虽然其他碳14不是平均吸收上个碳14衰变放出的能量，碳14从刚生成到临界衰变的过程不一定是均匀放出能量的，但当n很大时，经复杂计算最终会得到与上面相同的结论。

这才是半衰期的实质，碳14的衰变不是偶然事件。

文中提到的碳14其实指的是碳14中多出来的两个中子中的一个，而氮14指的是新生成的质子和电子。