放射性同位素半衰期計算器

使用半衰期公式 N=N0×(1/2)^(t/T),根據其餘三個變數計算剩餘量、初始量、經過時間、半衰期中的任意一個。

常見放射性同位素的半衰期

同位素 半衰期 主要用途・特點
碳14(¹⁴C) 約5,730年 用於放射性碳定年法(碳測年)
碘131(¹³¹I) 約8天 用於甲狀腺疾病的診斷與治療(核醫學)
鈷60(⁶⁰Co) 約5.27年 用於癌症放射治療及工業無損檢測
鈾235(²³⁵U) 約7億年 核電及核武器的裂變材料
鈾238(²³⁸U) 約44.7億年 用於地球・岩石的年代測定(鈾鉛測年法)
鈽239(²³⁹Pu) 約2.41萬年 核電及核武器的裂變材料
鉀40(⁴⁰K) 約12.5億年 用於地質學年代測定(鉀氬測年法)

使用提示

  • 經過時間和半衰期務必使用相同單位輸入(例如都使用"天"或都使用"年")。單位不一致將無法得到正確結果。
  • 在"剩餘量"計算模式下,輸入初始量、半衰期與經過時間,即可得知該時間點尚未衰變的剩餘量。
  • "半衰期"計算模式適用於根據實驗或觀測資料(已知某時間點的剩餘量)反推該物質固有半衰期的情形。
  • 可參考下方"常見放射性同位素的半衰期"表,瞭解碳14測年等常見同位素半衰期的數量級。

常見問題

半衰期是指放射性物質的原子核發生衰變,使剩餘量恰好減少到初始量一半所需要的時間。半衰期是每種物質(同位素)固有的數值,已知其不受周圍溫度、壓力等環境條件影響,始終保持恆定。

不會。每經過一個半衰期,剩餘量都會減半,但理論上永遠不會變為零。例如經過10個半衰期後,剩餘量約為初始量的0.1%(即2的10次方分之一),雖然數值會無限趨近於零,但嚴格意義上永遠不會達到零。

生物存活期間會持續從大氣中攝入碳,因此體內放射性碳14(¹⁴C)與穩定碳12的比例基本保持恆定。生物死亡後停止攝入碳,體內¹⁴C便按照其半衰期(約5,730年)以固定比例遞減,因此通過測定遺址或化石中殘留的¹⁴C比例,即可推算出生物死亡後經過的年數。

半衰期的長短取決於原子核的不穩定程度(即衰變的難易程度),而這又取決於原子核內質子與中子的構成比例。有些極不穩定的同位素半衰期僅為數秒至數天,而鈾238等同位素的半衰期則長達數十億年量級,與地球乃至太陽系的年齡相當。
ツールくん

閒話 ― 放射性衰變為何能被用作"時鐘"

放射性衰變之所以能被信賴用作年代測定的"時鐘",最主要的原因在於其半衰期完全不受溫度、壓力、化學結合狀態等外部環境影響,始終以恆定的速率進行。這與化學反應速率會因溫度大幅變化形成鮮明對比,體現了原子核內部物理現象所特有的穩定性。

放射性碳定年法由美國化學家威拉德・利比於1949年發明,他也因此貢獻於1960年榮獲諾貝爾化學獎。他的方法為考古學帶來了革命性的變化,使得原本只能依靠地層或文化特徵進行相對推斷的遺址年代,得以通過直接的數值加以確定。

然而放射性碳定年法也存在侷限性。大氣中¹⁴C的濃度會因太陽活動和核試驗而產生輕微波動,因此要獲得準確的年代,需要藉助樹木年輪學等方法校正的校準曲線。此外,由於¹⁴C的半衰期約為5,730年,相對較短,因此不適用於測定超過數萬年的古老樣本,對於這類樣本,需要根據所屬年代改用半衰期更長的鈾系列或鉀氬法等其他同位素。