Постоянную распада λ для радия мы найдем, если 37∙109 разделим на число атомов, содержащихся в грамме радия, приблизительно равное 27∙1020:
Эта малая дробь показывает, что в секунду из каждых 10 триллионов атомов радия распадается всего 137 атомов.
Постоянная распада зависит от устойчивости атомных ядер и у различных радиоактивных веществ имеет свои разные значения. Чем больше постоянная распада, тем быстрее уменьшается первоначальное количество атомов. Время, в течение которого распадается половина атомов данного радиоактивного вещества, обозначается Т и называется периодом полураспада. Этой величиной и характеризуется на практике скорость радиоактивного распада.
Радиоактивные вещества обладают различными периодами полураспада: от малых долей секунды до многих миллиардов лет.
Период полураспада урана 238 составляет 4,5 млрд. лет, радия — около 1590 лет, кобальта 60 — 5,2 года, радона — менее четырех дней. Если взять, например, 1 г радия, то через 1590 лет его останется полграмма, а вторые полграмма распадутся, превращаясь в конечном счете в ядра атомов свинца 206. Еще через 1590 лет радия останется четверть грамма и т. д.
Поскольку количество радиоактивного вещества за один период полураспада уменьшается до половины, постольку очевидно, что по истечении, например, пяти периодов количество вещества уменьшится до 1/25=0,03, что составит 3% начального количества.
Количество атомов, распадающихся за одну секунду, называется активностью радиоактивного вещества. Чем больше имеется атомов радиоактивного вещества, то есть чем больше количество этого вещества, тем больше активность. Если имеется N0 радиоактивных атомов и известна постоянная распада λ, то активность а определится произведением
Вследствие распада число нераспавшихся атомов радиоактивного вещества непрерывно уменьшается. Соответственно этому происходит уменьшение активности вещества. Распад атомов с испусканием альфа- и бета-частиц сопровождается в большинстве случаев гамма-излучением.
Один грамм радия испускает в секунду 37 млрд. альфа-частиц, так как за это время в нем совершается 37 млрд. распадов. С уменьшением количества радия уменьшается и число альфа-частиц, происходит, следовательно, ослабление радиоактивного излучения, испускаемого веществом. После пяти периодов активность становится равной 3% первоначальной. По истечении десяти периодов активность снижается до 1/210=0,001, что составляет 0,1% первоначальной величины. Следовательно, по истечении достаточно большого числа периодов полураспада можно считать, что распад фактически закончился.
Уменьшение количества радиоактивного вещества, или его активности, с течением времени можно изобразить графически с помощью кривой (рис. 10). Здесь для простоты начальная активность принята за единицу, а время отложено по горизонтальной оси в периодах полураспада.
Обычно при измерении активности пользуются единицей кюри, установленной по чистому радию.
Активность данного количества радиоактивного вещества равна 1 кюри, если в нем, как и в 1 г радия, происходит 37∙109 распадов в 1 секунду.
По активности того или другого препарата можно судить о количестве (точнее массе) радиоактивного вещества, находящегося в нем. Единица активности — кюри — служит в то же время единицей для измерения количества радиоактивного вещества. Под кюри понимают в этом случае такое количество радиоактивного вещества, в котором происходит 37 млрд. распадов в секунду.
Активность вещества тем больше, чем меньше период его полураспада. В атомной физике доказывается, что период полураспада Т и постоянная распада λ связаны между собой простым соотношением
Тогда вышеприведенная формула для активности примет следующий вид:
Чем меньше период полураспада Т, тем больше активность а. Например, для бета-активной сурьмы 131, образующейся наряду с другими элементами при атомном взрыве, период полураспада Т=21,3 минуты=1278 секунд. Поэтому активность одного грамма этой сурьмы, в котором содержится N0=4,6∙1021 атомов, будет равна