铋的半衰期长达宇宙年龄的10亿倍,这个该怎么理解?

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9个答案
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橡树村科学松鼠会成员,化学博士

2014-11-08 22:49

某一个元素并没有一个固定的半衰期,有半衰期的是这个元素的某一个同位素,不同的同位素的半衰期可以是完全不同的。

不过这里面所指的应该是铋209。目前铋的年开采量是每年不到一万吨,所开采的基本上全都是铋209。铋209的半衰期是1.9X10^19年铋还有几个半衰期比较长的同位素,Bi210m的半衰期是304万年,Bi208是36.8万年,Bi207是32.9年,铋的其他同位素的半衰期就都不到一年了,多数不到一天,很多是毫秒级甚至有几个是微秒纳秒级的。

在十几年前,人们还认为铋209是一个稳定的核,被认为是最重的稳定的原子核,而不具有放射性。老的元素周期表并不会把铋列到放射性元素里面去。老的元素周期表上面,原子序数超过铋的才开始是放射性元素,原子序数小于铋的,还有一个43号的锝和镧系的Pm也没有稳定同位素。新的元素周期表,铋也属于没有稳定同位素的元素了,最终的稳定原子核就成了铅。新的元素周期表是这样的:


这个表里面元素的不同的颜色表示不同的半衰期长短,浅蓝色是存在稳定同位素的,绿色是最稳定同位素半衰期超过400万年的,其余颜色按照顺序半衰期逐渐缩短。

发现铋的209具有放射性是在2003年。这一年科学家们发现Bi209实际上也在进行阿尔法衰变,半衰期达到宇宙已知年龄的十亿倍。当然,因为这个半衰期实在太长,以前并没有观测到,在实际使用中并不需要考虑铋209的放射性。

而且铋209竟然不是人类发现的半衰期最长的!目前的纪录保持者是碲128,碲128进行双贝塔衰变,半衰期是2.2X10^24年,碲的另外一个同位素碲130进行双贝塔衰变的半衰期也达到1.9X10^20年。还有一个碲123,目前还归在非放射性同位素的行列,但是人们已经在怀疑其实际上也是不稳定的,但是实验数据还有一些疑问,所以还无法确定。如果进一步证实其的确也不稳定,那么半衰期至少是9.2X10^16年以上,甚至再高上几个数量级。

至于半衰期长与现在已知的宇宙年龄,这个没啥不能理解的吧,这两者之间本来就不需要有关系,宇宙已经存在的年龄并不会限制宇宙内的某一种粒子的寿命,就像父母结婚时间的长短与子女的寿命其实没啥关系。其实按照某种理论,质子都有可能是有半衰期的,当然这个理论还没有得到实验验证,不过现有实验表明质子半衰期如果有的话,下限是10^33年数量级。

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半衰期这个东西本身就是一种概率上的描述吧。比如一大堆放射性原子,下一刻有哪些原子衰变完全是随机的,只不过在整体上体现出一种规律。虽然铋209的半衰期很长,长到是宇宙年龄的10亿倍,但也不是说就必须经过这么长的时间才能观测到铋209的衰变,只是几率很小很小罢了。

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有的同位素没有半衰期,可以认为半衰期是无限长,无限倍宇宙年龄,岂不是更吊。

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支持者: xipo 索克的尾巴尖

按宇宙目前寿命100亿年估算,也就是10^10*365*24*3600=3.1536e+017秒。

那么衰变的平均速率为寿命期望的倒数2.2021e-018,乘以一个阿伏伽德罗常数6.02*10^23,得到1.3256e+006。

也就是说,一摩尔的铋在一秒内有超过一百万个原子发生衰变。这么看也不是很小,

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PalaeoBeaR喜欢编程的古生物工作者

2014-11-06 20:45
支持者: 果壳乙烷

题主图片里的表述不科学啊
元素没有半衰期要说半衰期的话 一定要说清楚是那个同位素 不然没意义啊

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衔头专业

2014-11-10 23:21

钞,稀有金属,在钱包里极其不稳定!

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支持者: None

我很好奇这个半衰期怎么测出来的。。。。抓1000个原子然后观察统计么?

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