Halbwertzeit

Halbwertzeit (t1/2) ist die Zeit, die benötigt wird, damit die Menge eines Stoffes auf die Hälfte ihres ursprünglichen Werts absinkt. Der Begriff wird in der Physik, der Chemie, der Biologie und der Medizin verwendet, insbesondere bei radioaktivem Zerfall und bei pharmakokinetischen Prozessen.

Im radioaktiven Zerfall handelt es sich um die physikalische Halbwertzeit t1/2,phys. Sie hängt von der Zerfallskonstante λ ab: t1/2,phys = ln(2)/λ. Die Zerfallsrate folgt dem exponentiellen Gesetz N(t) = N0·e^(−λt) = N0·2^(−t/t1/2,phys), wodurch die verbleibende Menge mit der Zeit halbiert wird.

Die biologische Halbwertzeit t1/2,bio beschreibt dagegen die Zeit, in der die Menge eines Stoffes im Organismus durch biologische Prozesse wie Metabolismus und Ausscheidung auf die Hälfte reduziert wird. Sie ist charakteristisch für den Stoff und das Organismus-System und kann von Umwelt- und physiologischen Faktoren abhängen.

Für radiopharmazeutische Anwendungen gilt die effektive Halbwertzeit t1/2,eff, definiert als 1/t1/2,eff = 1/t1/2,phys + 1/t1/2,bio. Sie bestimmt, wie lange Strahlung im Körper primär wirkt, und dient der Dosisabschätzung sowie der Planung von Bildgebungszeitpunkten.

Beispiele reichen von Uran-238 mit einer physikalischen Halbwertzeit von etwa 4,468 Milliarden Jahren über Kohlenstoff-14 mit 5 730 Jahren bis zu Technetium-99m mit etwa 6 Stunden. Halbwertzeiten liefern grundlegende Informationen für radiometrische Datierung, medizinische Diagnostik und Strahlenschutz.