Halbwertszeit

Informationsseite - 28. März, 2011

Die Halbwertszeit ist die Zeit, nach der die Hälfte der Atome in einer Radionuklid-Probe (ein radioaktives Element/Isotop) zerfallen ist. Die Halbwertszeit ist für ein gegebenes Isotop immer gleich. Das heisst konkret, dass nach der abgelaufenen Halbwertzeit nicht alles vom gegebenen Isotop zerfallen ist, sondern nur die Hälfte. Bei Cäsium-137 beträgt die Halbwertzeit ca. 30 Jahre, das heisst, dass nach 30 Jahren die Hälfte der Cäsium-Probe umgewandelt/zerfallen ist. Nach weiteren 30 Jahren ist wiederum die Hälfte von der vorangegangenen Hälfte umgewandelt etc.. 
Als Regel kann man sagen, dass die Halbwertszeit mit 10 multipliziert werden muss um die Zeitdauer zu finden die für den kompletten Zerfall der gesamten Isotopenprobe notwendig ist und man davon ausgehen kann, dass keine Schädigungen durch Strahlung mehr herbeigeführt wird. 

Der Zerfallsprozess an sich läuft statistisch ab: 
Dass der Zerfallsprozess statistisch abläuft bedeutet, dass es eine Wahrscheinlichkeit gibt, dass ein Kern in der nächsten Sekunde zerfällt:
Ein Beispiel dazu: Die Wahrscheinlichkeit ist 1/10. Das heisst: Nehmen wir 100 Kerne, sind nach einer Sekunde 10 zerfallen, bleiben noch 90 übrig. Von den 90 zerfallen in der nächsten Sekunde wieder 1/10, also 9 Stück. Bleiben noch 81. 
Jetzt müssen wir anfangen zu runden, denn im nächsten Schritt wären es 8,1, also etwa 8. Wir sind nun bei 73 Kernen angelangt. Dann 66. 59. 53. 48. (Zahlen sind gerundet, es soll hier nur das Prinzip klar gemacht werden).

Die x-Achse zeigt die Zeit, die y-Achse die Anzahl Zerfälle pro Zeiteinheit.

Wenn man die Probe untersucht und feststellt, wieviele Atome in jeder Stunde zerfallen, kann man leicht erkennen, dass der Zerfall immer weiter abnimmt, nämlich 10;9;8;7;7;6;5;5 …- das nennt man einen exponentiellen Abfall (siehe das Kurvenbild im Graphen) und man nähert sich immer weiter der 0. Das bedeutet, dass man am Anfang eine starke Aktivität hat (= viele Zerfälle pro Sekunde), die aber mit der Zeit immer weniger wird. Nach der Halbwertszeit (in meinem Beispiel etwa 7 Sekunden) ist nur noch die Hälfte der Ursprungsanzahl da. Das gilt  immer, ob wir mit 100, 1000 oder 1.032.652 Kernen rechnen.

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