অর্ধায়ু

কোনো একটি তেজস্ক্রিয় নিউক্লিয়াস ঠিক কোন মুহূর্তে বিকিরণ করবে তা বলা সম্ভব নয়। পদার্থবিজ্ঞান শুধু বিকিরণের সম্ভাবনা বলতে পারে। তাই তেজস্ক্রিয়তার পরিমাণ মাপতে অর্ধায়ু ধারণাটি ব্যবহার হয়।

যে সময়ে কোনো তেজস্ক্রিয় পদার্থের অর্ধেক সংখ্যক নিউক্লিয়াস বিকিরণ করে ভেঙে যায়, সেই সময়কে বলে অর্ধায়ু। অর্ধায়ুর একক সময়ের একক (সেকেন্ড, মিনিট, দিন, বছর)।

• নিউক্লিয়াসের তেজস্ক্রিয়তা যত বেশি, অর্ধায়ু তত কম।
• স্থিতিশীল নিউক্লিয়াসের কোনো তেজস্ক্রিয়তা নেই, তাই তার অর্ধায়ুকে "অসীম" ধরা যায়।

এক অর্ধায়ু পর অর্ধেক, দুই অর্ধায়ু পর এক-চতুর্থাংশ, তিন অর্ধায়ু পর এক-অষ্টমাংশ নিউক্লিয়াস অবশিষ্ট থাকে।

মনে রাখতে হবে, তেজস্ক্রিয়তা নিউক্লিয়াসের ঘটনা। বিকিরণের ফলে একটি নিউক্লিয়াস অন্য নিউক্লিয়াসে পরিবর্তিত হয়, তবে নমুনার ভর সরাসরি বদলে যায় না।

উদাহরণ: একটি তেজস্ক্রিয় মৌলের অর্ধায়ু ৫ দিন। ১৫ দিন পর মূল তেজস্ক্রিয় মৌলের কত অংশ অবিকৃত থাকবে?

• অর্ধায়ুর সংখ্যা $= \dfrac{15}{5} = 3$
• অবশিষ্ট অংশ $= \left(\dfrac{1}{2}\right)^3 = \dfrac{1}{8}$

শুরুতে ৮০ গ্রাম তেজস্ক্রিয় মৌল থাকলে ১৫ দিন পর ৮০ ÷ ৮ = ১০ গ্রাম অবিকৃত থাকবে ($80\to40\to20\to10$)। বাকি সাত-অষ্টমাংশ নিউক্লিয়াস বিকিরণ করে অন্য নিউক্লিয়াসে পরিণত হয়েছে।

আরেকটি উদাহরণ: একটি নমুনায় শুরুতে 6400টি তেজস্ক্রিয় নিউক্লিয়াস আছে এবং অর্ধায়ু 2 ঘণ্টা। 8 ঘণ্টায় অর্ধায়ুর সংখ্যা $\dfrac{8}{2}=4$। তাই অবশিষ্ট নিউক্লিয়াস $6400\times\left(\dfrac{1}{2}\right)^{4}=6400\div16=400$টি। সময়ের SI একক সেকেন্ড (s), তবে হিসাবের সুবিধায় ঘণ্টা, দিন বা বছর ব্যবহার করা যায়; অর্ধায়ু আর মোট সময় একই এককে নিতে হয়।

সাধারণ ভুল হলো ভাবা যে দুই অর্ধায়ুতে সব নিউক্লিয়াস শেষ হয়ে যায় ($\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{2}=1$)। প্রতিটি অর্ধায়ুতে তখন অবশিষ্ট থাকা নিউক্লিয়াসের অর্ধেক বিকিরণ করে, তাই দুই অর্ধায়ু পরেও এক-চতুর্থাংশ থেকে যায়।

মনে রাখো: অর্ধায়ু হলো যে সময়ে অর্ধেক সংখ্যক তেজস্ক্রিয় নিউক্লিয়াস বিকিরণ করে; তেজস্ক্রিয়তা বেশি হলে অর্ধায়ু কম।