Por que os cientistas medem as coisas pela meia-vida?

Reader @Procrustes tweetou para nós perguntarmos: “ Por que os cientistas medem coisas como elementos radioativos na meia-vida? Por que não apenas medir a vida inteira? ”

Se você não está familiarizado com o termo 'meia-vida', talvez já tenha ouvido um de seus amigos nerds usá-lo. Se eles não estavam reclamando de um cara chamado Gabe e reclamando sobre vapor e uma válvula, provavelmente estavam usando em referência adatação radiométrica, uma técnica que usa a medição da decomposição radioativa para descobrir a idade dos artefatos arqueológicos e fósseis de dinossauros.

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Decadência e namoro

No centro de cada átomo está uma região densa chamada núcleo, que consiste em prótons e nêutrons. Em alguns átomos, as forças no núcleo estão equilibradas e o núcleo é estável. Em outros, as forças estão desequilibradas e o núcleo tem excesso de energia interna; é instável ou radioativo. Esses átomos instáveis ​​essencialmente se autodestruem por causa do desequilíbrio e se rompem ou decaem. Quando fazem isso, perdem energia ao emitir partículas subatômicas energéticas (radiação).

Essas partículas podem ser detectadas, normalmente com um contador Geiger. No caso da datação por radiocarbono, um método comum de datação para matéria orgânica que usa carbono-14 (um isótopo, ou variante, do elemento carbono) para estimar a idade, uma 'partícula beta' radioativa é produzida para cada átomo de carbono-14 que decai. Ao comparar a abundância normal de carbono-14 em uma criatura viva (que é a mesma concentração na atmosfera) com a quantidade restante no material sendo datado, com base na taxa de decomposição conhecida, os cientistas podem descobrir aproximadamente há quanto tempo está olhando ainda estava vivo.

A meia-vida entra em cena no processo de decadência. Embora a vida útil de qualquer átomo individual seja aleatória e imprevisível, oprobabilidadede decadência é constante. Você não pode prever quando um átomo instável irá quebrar, mas se você tiver um grupo deles, você pode prever quanto tempo levará. Os átomos que têm probabilidade igual de decadência o farão a uma taxa exponencial. Ou seja, a taxa de decomposição diminuirá em proporção à quantidade de material radioativo que você possui.

“Muitos irão desaparecer no início do processo, mas alguns irão durar por períodos de tempo muito mais longos”, diz o Dr. Michael Dee, pesquisador do laboratório de radiocarbono da Universidade de Oxford. “É um pouco como colocar (muitas) moedas na chuva. Embora todos tenham a mesma probabilidade de serem atingidos por gotas de chuva, muitos serão atingidos imediatamente e outros permanecerão secos, talvez por um longo período de tempo. ”

É fácil interpretar erroneamente a meia-vida como 'metade do tempo que leva para qualquer átomo que você está olhando para se decompor', mas na verdade significa 'o tempo que leva para metade dos átomos que você está olhando decair.' A medição é útil em datação radiométrica, diz Dee, porque o decaimento exponencial significa 'não importa quanto material radioativo você tenha, o tempo que leva até que a metade se esgote [a meia-vida] é sempre o mesmo.'

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A vida inteira do material, por outro lado, seria igual à vida útil do último átomo do grupo a se decompor. Uma vez que a vida útil de um átomo é aleatória, inestimável e essencialmente infinita, toda a vida também seria. Acaba sendo uma medida não muito útil. “É um pouco como uma moeda parada na chuva”, diz Dee. 'E nunca ser atingido, nunca.'