Предсказуемость скорости распада — ключ ко всем радиометрическим часам.
Другое слово для «нестабильного» — «радиоактивный».
Существует несколько видов радиоактивного распада, пригодных в качестве часов.
Для наших целей не важно понимать их, но я объясню их здесь, чтобы показать великолепный уровень детализации, которого физики достигли в изучении подобного рода вещей.
Такие подробности проливают сардонический свет на отчаянные попытки креационистов подыскать оправдания свидетельствам радиоактивного датирования, и сохранить Землю молодой как Питер Пэн.
Во всех этих видах распада вовлечены нейтроны.
При одном виде нейтрон превращается в протон.
Это означает, что атомная масса остается та же (так как у протонов и нейтронов одинаковая масса), а атомное число повышается на единицу, таким образом, атом становится иным элементом, на один шаг правее в периодической системе.
Например, натрий 24 превращается в магний 24.
При другом виде радиоактивного распада происходит в точности обратное.
Протон превращается в нейтрон.
Снова, атомная масса остается та же самая, но на этот раз атомное число уменьшается на единицу, а атом становится следующим элементом левее в периодической системе.
Третий вид радиоактивного распада имеет тот же результат.
Залетный нейтрон ударяет ядро и выбивает один протон, занимая его место.
Опять же, нет никаких изменений в атомной массе, и снова, атомный номер уменьшается на один, и атом превращается в следующий элемент левее в периодической системе.
Существует также более сложный вид распада при которой атом испускает так называемую альфа-частицу.
Альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов, склеенных вместе.
Это означает, что атомная масса уменьшается на четыре, а атомный номер понижается на два.
Атом превращаестя в тот элемент, который находится на две ячейки левее в периодической таблице.
Пример альфа-распада — превращение очень радиоактивного изотопа урана 238 (с 92 протонами и 146 нейтронами) в торий 234 (с 90 протонами и 144 нейтронами).
Теперь мы приближаемся к сути всего дела.
Каждый нестабильный или радиоактивный изотоп распадается со своей собственной характерной скоростью, которая точно известна.
Кроме того, некоторые из этих скоростей значительно медленнее, чем другие.
Во всех случаях распад экспоненциальный.
Экспоненциальный означает, что если вы начнете, скажем, со 100 граммов радиоактивного изотопа, то не будет так, что фиксированное количество, скажем в 10 граммов, превратится в другой элемент за данное время.
