반감기

반감기는 어떤 물리량이 처음 값의 절반으로 줄어드는 데 걸리는 시간을 의미한다. 주로 방사성 붕괴를 하는 불안정한 원자핵이 붕괴하여 그 수가 절반으로 줄어드는 데 걸리는 시간을 나타내는 데 사용되지만, 약물의 농도 감소, 인구 감소 등 다양한 분야에서 사용될 수 있다.

개요

반감기는 해당 물리량의 감소 속도를 나타내는 지표로, 그 값이 작을수록 감소 속도가 빠르다는 것을 의미한다. 방사성 원소의 경우, 반감기는 원소의 종류에 따라 매우 다양하며, 수십억 년에 달하는 것도 있는 반면, 극히 짧은 시간 안에 사라지는 것도 있다.

방사성 붕괴에서의 반감기

방사성 붕괴는 불안정한 원자핵이 보다 안정된 형태로 변환되는 과정으로, 이 과정에서 알파 입자, 베타 입자, 감마선 등의 방사선을 방출한다. 특정 방사성 원소의 원자핵이 붕괴할 확률은 시간에 따라 일정하며, 이러한 붕괴 과정을 이용하여 반감기를 정의한다.

방사성 원소의 반감기는 다음과 같은 지수함수 형태로 표현될 수 있다.

N(t) = N₀ * (1/2)^(t/T)

여기서,

• N(t)는 시간 t에서의 방사성 원소의 양
• N₀는 초기 방사성 원소의 양
• t는 경과 시간
• T는 반감기

활용

반감기는 방사성 연대 측정, 의학적 진단 및 치료, 산업적 이용 등 다양한 분야에서 활용된다.

• 방사성 연대 측정: 탄소-14와 같은 방사성 동위원소의 반감기를 이용하여 유기물의 생성 연대를 추정할 수 있다.
• 의학: 방사성 동위원소를 이용하여 질병을 진단하거나 암세포를 파괴하는 데 사용된다. 이 때 반감기는 방사선 노출량을 조절하는 데 중요한 역할을 한다.
• 산업: 방사선을 이용하여 물질의 두께를 측정하거나, 식품을 살균하는 데 사용된다.