¿Por qué no se descomponen todos los átomos al mismo tiempo en el tema de las vidas medias? ¿No se desintegrarían todos lentamente al mismo ritmo y desaparecerían al mismo tiempo?

La respuesta corta es que la desintegración nuclear es un proceso mecánico cuántico, y los procesos cuánticos son de hecho probabilísticos. La vida media significa, la cantidad de tiempo requerida para que se descomponga aproximadamente la mitad de los átomos en una muestra. Se basa en un tiempo antes de que entendiéramos lo que realmente estaba sucediendo en la desintegración nuclear. En realidad, los átomos se han descompuesto o no, no hay intermedios, y lo que la vida media te dice es la cantidad de tiempo que tienes que esperar para tener una probabilidad de 50-50 de ver una descomposición del átomo en particular. Por lo tanto, si tiene dos átomos, esperaría que 1 de ellos decayera después de 1 vida media, si tiene 100,000,000 átomos, esperaría que 50,000,000 de ellos decaigan después de media vida. Al final, sin embargo, la idea de vidas medias se basa en la ley de los grandes números, que dice (en este caso) que si tienes un proceso con una probabilidad de 50-50, como imagina tirar una moneda, entonces si la repites suficiente, como hacer 100,000 lanzamientos de monedas, entonces eventualmente espera que su distribución de caras y colas sea bastante cercana a 50,000 caras y 50,000 colas, aunque no tiene que ser exactamente 50–50. Del mismo modo, si observa 10 ^ 21 átomos durante 1 vida media, esperará encontrar aproximadamente 5 * 10 ^ 20 descompuestos y 5 * 10 ^ 20 aún intactos, y cualquier desviación forma esto como una fracción de las pruebas totales generalmente es muy pequeño cuando usa muestras extremadamente grandes, y esto es generalmente lo que observamos.

No todos los átomos tienen vidas medias, y los que sí lo hacen no “desaparecen”. Cuando los elementos radiactivos se descomponen, simplemente mueven dos ranuras hacia abajo o una ranura hacia arriba (o hacia abajo) en la tabla periódica. Hay desintegración alfa , que es un núcleo de helio (2 protones, 2 neutrones), hay desintegración beta , que es la expulsión de un electrón (un neutrón se transforma en protón), hay desintegración de positrones, donde un protón se convierte en neutrón, y También puede haber captura de electrones, que transforma un protón en un neutrón. Para los elementos 90 y superiores, también hay fisión espontánea, donde quedan dos elementos hijos, más algunos neutrones energéticos. La radiación gamma también es una posibilidad con todas estas formas de descomposición.

Un núcleo radiactivo no puede descomponerse parcialmente. O permanece como está, o se descompone todo a la vez. La vida media de los elementos radiactivos es una expresión matemática de la probabilidad acumulativa de la descomposición de todos los núcleos disponibles.

Entonces, los “átomos” (plural) se descomponen al mismo tiempo. Pero cada átomo individual decaerá de una vez, o no lo hará.

No todos los átomos son radiactivos. Los radiactivos se descomponen y tienen vidas medias que varían desde unos pocos nanosegundos hasta miles de años. Se descomponen en átomos más estables que no son radiactivos. Por lo tanto, para responder a su pregunta, todos los átomos no se descomponen y los que sí tienen tienen semividas diferentes dependiendo de la estructura nuclear de cada átomo que, a su vez, establece la semivida.