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Pourquoi les scientifiques mesurent-ils les choses par demi-vie ?

Lecteur @Procrustestweetéà nous de demander : «Pourquoi les scientifiques mesurent-ils des éléments comme les éléments radioactifs pendant leur demi-vie ? Pourquoi ne pas simplement mesurer la vie entière ?

Si vous n'êtes pas familier avec le terme « demi-vie », vous avez peut-être entendu un de vos amis nerds l'utiliser. S'ils ne se plaignaient pas d'un gars nommé Gabe et ne se plaignaient pas de la vapeur et d'une valve, ils l'utilisaient probablement en référence àdatation radiométrique, une technique qui utilise la mesure de la désintégration radioactive pour déterminer l'âge des artefacts archéologiques et des fossiles de dinosaures.

Décomposition et Rencontres

Au centre de chaque atome se trouve une région dense appelée noyau, qui se compose de protons et de neutrons. Dans certains atomes, les forces dans le noyau sont équilibrées et le noyau est stable. Dans d'autres, les forces sont déséquilibrées et le noyau a un excès d'énergie interne ; il est instable ou radioactif. Ces atomes instables s'autodétruisent essentiellement à cause du déséquilibre et se décomposent ou se désintègrent. Lorsqu'ils font cela, ils perdent de l'énergie en émettant des particules subatomiques énergétiques (rayonnement).

Ces particules peuvent être détectées, généralement avec un compteur Geiger. Dans le cas de la datation au radiocarbone, une méthode de datation courante pour la matière organique qui utilise le carbone 14 (un isotope, ou une variante, de l'élément carbone) pour estimer l'âge, une « particule bêta » radioactive est produite pour chaque atome de carbone 14 qui se désintègre. En comparant l'abondance normale de carbone 14 dans une créature vivante (qui est la même concentration dans l'atmosphère) avec la quantité restante dans le matériau daté, sur la base du taux de décomposition connu, les scientifiques peuvent déterminer à peu près depuis combien de temps 'regarder était encore en vie.

La demi-vie entre en scène dans le processus de décomposition. Alors que la durée de vie de tout atome individuel est aléatoire et imprévisible, leprobabilitéde décroissance est constante. Vous ne pouvez pas prédire quand un atome instable se décomposera, mais si vous en avez un groupe, vous pouvez prédire combien de temps cela prendra. Les atomes qui ont une probabilité égale de se désintégrer le feront à un rythme exponentiel. C'est-à-dire que le taux de décroissance ralentira proportionnellement à la quantité de matières radioactives dont vous disposez.

'Beaucoup disparaîtront au début du processus, mais certains dureront beaucoup plus longtemps', déclare le Dr Michael Dee, chercheur au laboratoire de radiocarbone de l'Université d'Oxford. «C'est un peu comme mettre (beaucoup) de pièces sous la pluie. Bien qu'ils aient tous une probabilité égale d'être touchés par des gouttes de pluie, beaucoup seront frappés immédiatement et d'autres resteront secs, peut-être pendant une période prolongée.

Il est facile de mal interpréter la demi-vie comme signifiant 'la moitié du temps qu'il faut pour que les atomes que vous regardez se désintègrent', mais cela signifie en fait 'le temps qu'il faut pour la moitié des atomes que vous regardez se décomposer. La mesure est utile dans la datation radiométrique, dit Dee, car la décroissance exponentielle signifie « peu importe la quantité de matières radioactives que vous avez, le temps nécessaire jusqu'à ce que la moitié soit partie [la demi-vie] est toujours le même.



La durée de vie entière du matériau, d'autre part, serait égale à la durée de vie du dernier atome du groupe à se désintégrer. Puisque la durée de vie d'un atome est aléatoire, inestimable et essentiellement infinie, toute la vie le serait aussi. Cela s'avère être une mesure pas très utile. 'C'est un peu comme une pièce de monnaie sous la pluie', explique Dee. 'Et ne jamais être touché, jamais.'