Rozpadové řady aneb teď trocha archeologie!
To, že se radioaktivní atom rozpadne, ještě neznamená, že se rozpadne na stabilní prvek. Ostatně pokud například radioaktivní uran { }^{238} \mathrm{U} vyzáří jednu částici a, odevzdá pouze 2 protony a 2 neutrony, čímž vznikne thorium { }^{234}Th, které je také radioaktivní. Obvykle následuje ještě celá řada přeměn, než konečně vznikne stabilní prvek (nejčastěji olovo nebo bismut). Dosud jsou známé čtyři rozpadové řady:
Uran-radiová rozpadová řada:Na začátku je uran { }^{238} \mathrm{U}, který se rozpadá na thorium { }^{234} \mathrm{Th}, protaktinium { }^{234} \mathrm{~Pa} a tak dále. \mathrm{Na} jejím konci je olovo { }^{206} \mathrm{~Pb}, které je stabilní.
Thoriová rozpadová řada:Začíná isotopem thoria { }^{232}Th a postupně se rozpadá přes několik isotopů radia. Končí stabilním isotopem olova { }^{208} \mathrm{~Pb}.
Uran-aktiniová rozpadová řada:Tato řada opět začíná isotopem uranu, tentokrát { }^{235} \mathrm{U}, a končí isotopem olova { }^{207} \mathrm{~Pb}.
Neptuniová rozpadová řada:Navzdory názvu začíná radioaktivním isotopem plutonia { }^{241} \mathrm{Pu}, postupně se rozpadá na isotopy uranu, radia a bismutu a končí stabilním isotopem { }^{209} \mathrm{Bi}.
Protože délky trvání rozpadu jednotlivých isotopů jsou známé, Ize rozpadové řady využít k odhadnutí stáří různých předmětů a organismů. Nejčastěji se k tomu využívá uran-radiová řada, kde první krok, tedy rozpad { }^{238} \mathrm{U} na { }^{234}Th, trvá 4,51 \cdot 10^{9} let (tj. 4,5 miliardy let), a lze jím pokrýt velmi dlouhá časová období. K výpočtu se používá poměr množství prvního (^{238}\mathrm{U}) a posledního (^{206}\mathrm{~Pb}) isotopu ve vzorku. Pomocí této řady je například možné zjistit stáří planety Země.
A co stáří organismů?
Pro zjištění stáří odumřelých organismů se používá metoda radioaktivního uhlíku { }^{14} \mathrm{C}. Ten vzniká z dusíku { }^{14} \mathrm{~N} působením kosmického záření:
{ }_{7}^{14} \mathrm{~N}+{ }_{0}^{1} \mathrm{n} \rightarrow{ }_{6}^{14} \mathrm{C}+{ }_{1}^{1} \mathrm{p}^{+}
A s poločasem rozpadu 5730 let se opět rozpadá na dusík { }^{14} \mathrm{~N} :
{ }_{6}^{14} \mathrm{C} \rightarrow{ }_{7}^{14} \mathrm{~N}+\beta^{-}
Funguje to následovně - radioaktivní uhlík { }^{14} \mathrm{C}, podobně jako stabilní uhlík { }^{12} \mathrm{C}, tvoří určitou část atomů ve všech molekulách oxidu uhličitého (\mathrm{CO}_2), který je v atmosféře. Ten se dýcháním dostává dovnitř a ven z těl organismů. Mrtvý organismus však už další radioaktivní uhlík přijímat nebude (protože nedýchá), a tak v něm bude množství atomů { }^{14} \mathrm{C} pouze ubývat. Pokud znáš aktivitu uhlíku { }^{14} \mathrm{C} na začátku rozpadu a teď, můžeš spočítat přibližné staří nálezu:
Nesmíš zapomenout, že v takové jednotce, v jaké zadáš poločas rozpadu, ti vyjde i stáří vzorku.