Что происходит с атомом радиоактивного материала при его распаде?

Радиоактивный распад — это стохастический процесс. Это означает, что здесь задействован случайный случай, поэтому экспоненциальная модель, используемая для представления радиоактивности, не говорит точно, сколько атомов исходного вещества останется в данный момент времени, а скорее сообщает вам ожидаемое значение оставшихся атомов. Если вы начнете с атома n=1, через некоторое время экспоненциальная модель даст вам n=0,5. Это не означает, что осталось 0,5 атома, это скорее означает, что существует вероятность 0,5, что атом еще не распался.

Предположим, что у вас действительно осталось одно нестабильное ядро ​​с периодом полураспада$\tau$.
Период полураспада – это интервал времени, в течение которого вероятность распада ядра равна$\frac 12$.

Итак, вы запускаете часы вовремя$t=0$и ждать один полураспад, когда время$t=\tau$.
Вероятность того, что ядро ​​распадется за это время, равна$\frac 12$а вероятность того, что ядро ​​не распадется, равна$1-\frac 12 = \frac 12$.

Таким образом, они могут умереть между временем$t=\tau$и$t=2\tau$.
Опять же, в этом промежутке времени вероятность распада такая же, как и вероятность не распадаться,$\frac 12$.

Вероятность того, что ядро ​​не распадется за время$t=0$и$t=\tau$ а затем распадается между$t=\tau$и$t=2\tau$является$\frac 12 \times \frac 12 =\frac 14 =\frac {1}{2^2}$

Вероятность того, что ядро ​​не распадется за время$t=0$и$t=2\tau$ а затем распадается между$t=2\tau$и$t=3\tau$является$\frac 14 \times \frac 12 =\frac 18=\frac {1}{2^3}$

$...$

Вероятность того, что ядро ​​не распадется за время$t=0$и$t=n\tau$ а затем распадается между$t=n\tau$и$t=(n+1)\tau$является$\frac {1}{2^n} \times \frac 12 =\frac {1}{2^{(n+1)}}$

Если сложить все вероятности распада между$t=0$и$t=\tau$;$t=\tau$и$t=2\tau$;$t=2\tau$и$t=3\tau$и т.д., что

как и ожидалось, т.е. если вы будете ждать бесконечное время, ядро ​​в какой-то момент распадётся.

Таким образом, в случае необходимости вам, возможно, придется очень долго ждать, пока распадется одно оставшееся ядро, а вероятность распада в первом периоде полураспада равна$\frac 12$.

Экспоненциальная функция распада является только ((очень) хорошим) приближением, если вы имеете дело с большим количеством ядер и так, что статистические флуктуации скорости распада очень малы по сравнению со скоростью распада.

На симуляцию Phet Alpha Decay стоит взглянуть?

Радиоактивность не означает, что атом исчезает. Это означает, что атом распадается на один или несколько различных более мелких атомов или фрагментов атомов. Очень мало массы теряется. Масса всех осколков ненамного меньше массы исходных атомов.

Когда распадется последний радиоактивный атом, процесс радиоактивного распада прекращается. Это не длится вечно, как предполагает математическая модель. У вас не может остаться доли атома, а части атома не могут распасться в любое время. Как и в средней западной семье, в которой 2,4 ребенка, нет семей с 0,4 ребенка.

Если фрагменты нестабильны, они также будут распадаться с другим периодом полураспада.