Как определили, что период полураспада висмута−209 равен 1,9·10^19 лет?
Это в миллиард раз больше, чем время существования вселенной! Эти сведения содержатся в статье "Таблица изотопов висмута". И дополнительный вопрос: какой тип распада этого нуклида?
Ответы (2):
Определить несложно. Достаточно взять большой, несколько килограмм массой, висмутсодержащий кристалл-сцинтиллятор (например, германат висмута), в котором содержание висмута известно, а примеси иных радиоактивных изотопов максимально удалены. Окружив кристалл активной защитой (детекторами, которые фиксируют прилетающие извне частицы, вспышки от которых в кристалле будут происходить одновременно со вспышками в этих внешних детекторах и отсеиваться схемой антисовпадений), мы устраним помехи от фоновой радиации (космических частиц), и в результате сможем выделить очень редкие события, которые могут быть связаны только с внутренними процессами в кристалле. Обнаружив, что это импульсы, соответствующие достаточно большой энергии (несколько МэВ) и с узким распределением амплитуд, мы поймем, что имеем дело с альфа-распадом.
Осталось набрать достаточную статистику и определить активность. А зная общее содержание висмута в кристалле, то есть количество атомов в кристалле, можно вычислить период полураспада, который связан с активностью формулой: t1/2 = N0*ln2/A, где N0 -- количество радиоактивных атомов, A -- активность (число распадов в секунду).
jar-ohty правильно ответил, что висмут-209 распадается путем испускания альфа-частицы. Правильна и приведенная им формула. Вот только можно ли ей воспользоваться экспериментально? То есть можно ли измерить активность (А) - число распадов в секунду? Допустим, в кристалле-сцинтилляторе содержится 1 грамм висмута. Какова будет в нем примерно скорость испускания альфа-частиц? Из приведенной формулы следует, что А = ln2*N/T ~ 0,7N/T, где Е - период полураспада, а ln2 = 0,693 ~ 0,7 (для нашего случая такая точность достаточна). Легко посчитать N: 209 г (1 моль) висмута содержат 6*10^23 атомов, тогда в 1 г будет 3*10^21 атомов. Т = 1,9·10^19 лет = 1,9·10^19*365*24*3600 = 6*10^26 с. Получаем скорость распада А = 0,7*3*10^21/6*10^26 = 0,36*10^-5 распада в секунду или 1 распад в 2,8*10^5 секунд или более трех суток! Можно ли такую скорость измерить? Можно ли защититься от фона и быть уверенным, что все "нужные" альфа-частицы сосчитаны?