Zerfall im Zeitverlauf

Halbwertszeit verstehen

Die Halbwertszeit gibt an, nach welcher Zeit nur noch die Hälfte der ursprünglich vorhandenen radioaktiven Kerne übrig ist. Danach halbiert sich die Menge immer wieder erneut.

Startmenge

64 Kerne

Halbwertszeit

1 Schritt

Nach 3 Halbwertszeiten

noch 1/8 übrig

Zerfallsanimation

Ausgangsmenge

0 Halbwertszeiten

Noch nicht zerfallen

64

Bereits zerfallen

0

Zerfallskurve

Die Menge sinkt nicht linear, sondern exponentiell

Nach jeder Halbwertszeit bleibt nur noch die Hälfte der ursprünglichen oder noch vorhandenen Kerne übrig. Deshalb fällt die Zerfallskurve anfangs schnell und später immer flacher.

Kohlenstoff-14

Halbwertszeit: 5730 Jahre

100 % → 12,5 %

100 % 50 % 25 % 12,5 % 0 1 HWZ 2 HWZ 3 HWZ 4 HWZ nach Jahrtausenden

Beispiel

So halbiert sich eine Ausgangsmenge

Beginnt man mit 64 radioaktiven Kernen, bleiben nach jeder Halbwertszeit nur noch halb so viele Kerne übrig: 64, 32, 16, 8, 4 und so weiter.

0 HWZ64
1 HWZ32
2 HWZ16
3 HWZ8
4 HWZ4

Praxisdarstellung

Halbwertszeiten im direkten Vergleich

Diese grafische Darstellung zeigt, wie unterschiedlich reale Halbwertszeiten sein können. Manche Nuklide zerfallen in Tagen, andere erst nach Milliarden Jahren.

Tage Jahre Tausende Jahre Milliarden Jahre
Iod-131 8 Tage

kurze Halbwertszeit, gut für medizinische Anwendungen

Kohlenstoff-14 5730 Jahre

mittlere Halbwertszeit, nützlich zur Datierung

Uran-238 4,5 Milliarden Jahre

extrem lange Halbwertszeit, wichtig für Geologie und Zerfallsreihen

Echte Beispiele

Halbwertszeiten aus der Praxis

Verschiedene Nuklide zerfallen sehr unterschiedlich schnell. Manche eignen sich für Altersbestimmungen, andere für Medizin oder technische Messverfahren.

Kohlenstoff-14

5730 Jahre

100 % 50 % 0 % 0 1 HWZ 2 HWZ 3 HWZ 4 HWZ nach mehreren Halbwertszeiten

Kohlenstoff-14 entsteht in der Atmosphäre und wird bei der Radiokarbonmethode zur Altersbestimmung organischer Materialien genutzt.

Verwendung

Altersbestimmung

Zerfall

β-Zerfall

Merksätze

Wichtige Gedanken zur Halbwertszeit

Keine feste Einzelentscheidung

Man kann nicht vorhersagen, wann genau ein einzelner Kern zerfällt, nur das Verhalten großer Mengen.

Immer wieder Halbierung

Nach jeder Halbwertszeit bleibt erneut die Hälfte der noch vorhandenen Kerne übrig.

Exponentialgesetz

Darum fällt die Kurve anfangs steil und später immer flacher ab.

Einheit der Zeit

Halbwertszeiten können sehr kurz oder extrem lang sein, je nach Nuklid.

Vergleich

Kurz, mittel und extrem lang

kurz 8 Tage

Iod-131 zerfällt schnell und wird deshalb medizinisch genutzt.

mittel 5730 Jahre

Kohlenstoff-14 ist lang genug für Datierungen, aber noch gut messbar.

sehr lang 4,5 Milliarden Jahre

Uran-238 zerfällt extrem langsam und begleitet geologische Prozesse über riesige Zeiträume.