半衰期是什么意思（为什么核元素有半衰期？）

1、放射性核元素的辐射和衰变

我们都知道，世界上有很多种元素，比如氢、氧、碳、铁等等。

这些元素都是由原子构成的，原子是物质的基本单位。原子由原子核和电子组成，原子核又由质子和中子组成。

原子构成

不同的元素有不同的原子核，原子核的质子数和中子数决定了元素的性质。

一般来说，原子核是很稳定的，不会轻易改变。但是有些元素的原子核却很不稳定，会自发地放出一些粒子或能量，这就是放射性元素。

放射性元素会放出一种叫做游离辐射的东西，它可以穿透物体，也可以影响生物体。有些游离辐射对人体有益，比如X光可以用来检查骨骼；有些游离辐射对人体有害，比如核爆炸产生的辐射可以导致癌症。

X光照

放射性元素在放出游离辐射的同时，也会变成另一种元素。这个过程叫做衰变。比如铀238会衰变成钍234，钍234又会衰变成镭230，以此类推，直到变成稳定的铅206。

铀矿

2、我们怎么知道一个放射性元素需要多长时间才能完全衰变呢？

这就要用到一个概念叫做半衰期。

半衰期是指放射性元素的一半原子发生衰变所需要的时间。

比如碳14的半衰期是5730年，意思是如果你有100个碳14的原子，5730年后就只剩下50个了；再过5730年，就只剩下25个了；再过5730年，就只剩下12个了…

碳14半衰期

3、为什么要用半衰期呢？为什么不用全衰期呢？

全衰期是指放射性元素的所有原子都发生衰变所需要的时间。这样不是更直观吗？其实不然，因为全衰期是一个不存在的东西。

4、为什么说全衰期不存在呢？

因为放射性元素的衰变是一个随机的过程，我们无法预测每个原子何时会衰变，只能用概率来描述。每个原子都有一定的几率在某个时间内发生衰变，这个几率和时间成反比。

也就是说，在一个很短的时间内，每个原子发生衰变的几率很小；在一个很长的时间内，每个原子发生衰变的几率很大。

这样一来，我们就无法确定一个放射性元素需要多长时间才能完全衰变了。因为即使经过了很长很长的时间，总会有一些倔强的原子还没有衰变。这些原子数量虽然越来越少，但永远不会降到零。

5、举个生活例子

我们可以用一个生活中常见的例子来比喻这个现象：抛硬币。

如果你抛一枚硬币一次，你无法确定它会正面还是反面朝上；但如果你抛100枚硬币一次，你可以预期大约有50枚正面朝上，50枚反面朝上。这就是概率的作用。

抛硬币

如果你把这100枚硬币分成两堆，每堆50枚，然后再抛一次，你可以预期每堆大约有25枚正面朝上，25枚反面朝上。如果你再把这两堆分成四堆，每堆25枚，然后再抛一次，你可以预期每堆大约有12枚正面朝上，12枚反面朝上。如果你一直这样做下去，你会发现每次抛完后，正面朝上的硬币数量都会减少一半。

但是，你永远不可能把所有的硬币都变成反面朝上。因为每次抛硬币都是一个随机的过程，总会有一些硬币偏偏正面朝上。这些硬币数量虽然越来越少，但永远不会降到零。

6、最后

所以，我们只能用半衰期来描述放射性元素的衰变速度和稳定性，而不能用全衰期来表示。这就像我们不能用无穷大来表示一个数值一样。

换句话说，一旦污染了放射性核元素，那再也不可能恢复干净。

核清理者