Sönderfall

Sönderfall är inom vetenskapen en process där ett ämne eller en kärna sönderfaller till mindre delar över tid. I kärnfysik används termen särskilt för instabila kärnor som spontant omvandlas till stabilare kärnor, ofta genom utsändning av partikelstrålning eller gamma-strålning.

Det mest kända fallet är radioaktivt sönderfall. Kärnor kan avge alfastrålning (α), betastrålning (β− eller β+) samt gamma (γ) när de övergår till ett lägre energitillstånd. Processerna följer energibehållning och kärnfysikens principer och kan leda till en kedja där dotterkärnor bildas.

Sönderfall följer en exponentiallag: antalet kvarvarande kärnor N minskar enligt N(t) = N0 e^{−λ t}, där λ är sönderfallskonstanten. Halveringstiden t1/2 = ln 2 / λ anger den tid som krävs för att hälften av kärnorna ska sönderfalla. Aktiviteten A = λN beskriver strålningsflödet.

I geovetenskap och arkeologi används radiometrisk dateringsmetod där olika isotoper mäts för att bestämma ålder, exempelvis kol-14 eller uran-bly-serier. I en sönderfallskedja kan förälder- och dotterkärnor uppnå olika jämvikter, såsom sekulär och transient jämvikt, beroende på deras halveringstider.

Förutom kärnrelaterat sönderfall används ordet också om kemisk eller biologisk nedbrytning av material, exempelvis polymerer eller trä, där strukturer bryts ned över tid. Begreppet kan därför användas i bredare vardagligt språk.

Användningar inkluderar medicinska isotoper i diagnostik och terapi (t.ex. 18F i PET, I-131 i behandling), forskning och industri, samt användning av kärnenergi i vissa energisystem. Hantering av radioaktiva ämnen kräver särskilda säkerhetsrutiner och regleringar.