Puoliintumisaikaa

Puoliintumisaika on aika, jonka kuluessa määrä hajoavaa ainetta tai sen aktiivisuus pienenee puoleen alkuperäisestä arvostaan. Se on keskeinen käsite sekä radioaktiivisessa hajoamisessa että kemiallisissa ja biologisissa eliminoitumisprosesseissa, ja sitä käytetään arvioimaan esimerkiksi säteilyaltistusta, lääkkeen vaikutusta ja ajoitusta.

Matematiikassa puoliintumisaika liittyy eksponentiaaliseen hajoamiseen. Hajoaminen voidaan mallittaa kaavalla N(t) = N0 e^{-λ t}, missä N0 on aloitusmäärä ja λ hajoamisvakio. Puoliintumisaika T1/2 on λ:n funktio: T1/2 = ln(2)/λ. Toisessa muodossa N(t) = N0 (1/2)^{t/T1/2}. Näin ollen määrä puolittuu jokaisessa täydessä T1/2-ajassa, olettaen tasaisen, first-order-kineettisen keskuksen.

Esimerkkejä puoliintumisajoista: hiili-14:n puoliintumisaika on noin 5730 vuotta, uraani-238:n noin 4,47 miljardia vuotta, ja tritiumin noin 12,3 vuotta. Nämä arvot kuvaavat kyseisen isotoopin tai prosessin luontaista rytmiä ja ovat riippumattomia aloitusmäärästä.

Sovellukset ja merkitys: puoliintumisaikaa käytetään radiometrisessä datingissa sekä arkeologiassa ja geologiassa, lääketieteessä säteilyn käyttöä ja diagnostisia/dosimetrisiä laskelmia varten, sekä farmakokinetiikassa, jossa se vaikuttaa lääkkeen annosvälien suunnitteluun ja aikatauluihin sekä hoitotasapainon saavuttamiseen. Monissa järjestelmiss voidaan puhua sekä todellisesta että vaikutus- tai näkyvästä puoliintumisajasta, jotka voivat erota toisistaan monimutkaisissa kinetiikoissa.