זמן מחצית החיים של איזוטופ רדיואקטיבי הוא הזמן הדרוש למחצית מהאטומים של איזוטופ זה כדי לדעוך ולהפוך לאטומים של איזוטופ אחר. זמן מחצית החיים משקף את מידת היציבות של האיזוטופ. זהו נתון מרכזי בתחום הפיזיקה הגרעינית. דעיכה מעריכית היא אירוע סטטיסטי בעל התפלגות מעריכית: היא אינה מאפשרת לנבא מתי אטום מסוים יתפרק, אלא מה שיעור האטומים שיתפרקו בפרק זמן נתון. זמן מחצית החיים נע בין חלקיקי שנייה במקרה של איזוטופים רדיואקטיביים מאוד לא יציבים ועד מיליארדי שנים לאיזוטופים יציבים במיוחד.
אף שהמושג "זמן מחצית חיים" הוא המקובל בעולם המדע, אין הוא מדויק מילולית, שהרי אין מדובר במחצית אורך חיי החומר (זמן זה הוא אינסופי, שכן ההתפרקות היא תהליך אקספוננציאלי), אלא בזמן שבמהלכו יתפרקו מחצית מהאטומים במערכת, כלומר "זמן חיי המחצית". השימוש במושג "זמן מחצית חיים" התרחב גם לתחומים שמחוץ לרדיואקטיביות: בתהליכים כימיים מסוימים, קצב התהליך מושפע מריכוז החומרים המשתתפים בתהליך, וכך גם בהתפרקות של תרכובת. בהתאם לכך ניתן לדבר על זמן מחצית החיים של חומר ההדברה די-די-טי, שהוא הזמן שבו חצי מהחומר שרוסס בשדה מסוים מתפרק לחומרים אחרים.
"זמן מחצית חיים" שונה מ"אורך חיים ממוצע" (Mean lifetime). אורך חיים הוא ממוצע הזמן הנדרש לדעיכת כל החלקיקים הנתונים, לעומת דעיכת חצי מהם, אליה מתייחס זמן מחצית החיים. השימוש בנתון אורך החיים הממוצע נפוץ יותר בתחום פיזיקת החלקיקים, בין היתר מכיוון שמשך החיים של חלקיקים תת-אטומיים בלתי-יציבים לרוב קצר בהרבה מזה של אטומים בלתי-יציבים. זאת ועוד, פיזיקת החלקיקים מרבה לעסוק במערכות המכילות מספר קטן של חלקיקים תת-אטומיים – לעיתים, רק אחד – כך שאין טעם או אפשרות של ממש לדון בזמן הנדרש לדעיכת חצי מהחלקיקים.
דוגמה.
איזוטופ שזמן מחצית החיים שלו הוא יום, כמותו לאחר יום תפחת לחצי מהכמות ההתחלתית. על מנת למצוא כמה אטומים יישארו לאחר 4 ימים, החישוב הוא כדלקמן: לאחר יום תישאר מהכמות ההתחלתית, לאחר יומיים יישאר , לאחר שלושה ימים ולאחר ארבעה ימים .
הגדרות.
תהליך התפרקות רדיואקטיבית ניתן לתיאור על ידי אחת משלוש נוסחאות שקולות:
כאן:
הפרמטרים formula_7, formula_8 ו-formula_9 מקיימים את השוויונות:
כאשר formula_14 הוא הלוגריתם הטבעי של 2 (וערכו בקרוב 0.693).
זמן מחצית החיים של יסודות הטבלה המחזורית.
בטבלה מוצג זמן מחצית החיים של האיזוטופ היציב ביותר של היסוד.
זמן מחצית החיים של יסודות 83 עד 118.
כל היסודות בעלי מספר אטומי מעל 82 (עופרת) אינם יציבים. באופן כללי, זמן מחצית החיים יורד עם עליית המספר האטומי, החל מהיסוד היציב כמעט לחלוטין ביסמוט (מספר 83), דרך היסוד בעל זמן מחצית החיים הארוך למדי אורניום (מספר 92) ועד היסוד הכבד ביותר, אוגאנסון (מספר 118), שזמן מחצית החיים שלו פחות מאלפית השנייה. זמן מחצית החיים גדל בתחום היסודות 103 עד 105, יורד ביסוד 106 ועולה שוב קלות ביסודות 110 עד 114, מה שמרמז על התכנות אי של יציבות.
בטבלה מוצג זמן מחצית החיים של האיזוטופ היציב ביותר של כל אחד מהיסודות שמספריהם האטומיים 83 עד 118.
טירנוזאור
טירנוזאורוס
טירנוזאורוס (שם מדעי: "Tyrannosaurus") הוא סוג של דינוזאור תרופוד טורף ממשפחת הטירנוזאוריים אשר חי בקרטיקון שלפני 68 עד 66 מיליון שנה לפני זמננו וכנראה נכחד בהכחדת הקרטיקון. משמעות שמו מיוונית ולטינית: "עריץ הזוחלים/ הלטאות", מאחר שהוא נחשב במשך שנים לטורף-העל הגדול והמרשים ביותר. הטירנוזאורוס נחשב גם לאחד הדינוזאורים המפורסמים והפופולריים ביותר.
במשך שנים הניחו שהטירנוזאורוס היה הטורף היבשתי הגדול ביותר שידוע למדע, ואף כי נתגלו מספר תרופודים טורפים גדולים יותר כמו הקרכרודונטוזאורוס, הגיגאנוטוזאורוס והספינוזאורוס הוא עדיין אחד הגדולים שבהם וכן הגדול שבבני משפחות ובטורפי היבשה באמריקה הצפונית: הוא הגיע לאורך של 12–13 מטר ולמשקל של כ-8 טון מטרי. כמו כן היה בעל עוצמת נשיכה עוצמתית יותר מכל חיה יבשתית, אף יותר מתרופודים גדולים ממנו אשר הגיעה ל-35,000–57,000 ניוטון (3.6–5.8 טון-כוח), מה שעזר לו להרוג במהירות ולשבור עצמות בנגיסה אחת.
סוג זה על פי כמה מיונים מכיל רק מין אחד: טירנואורוס רקס הידוע בכינוי הנפוץ טי-רקס ("Tyrannosaurus rex"). שיטות אחרות מצאו לאחרונה עוד מספר מינים מאותו הסוג.
מאובנים.
שרידיו של הטירנוזאורוס רקס נדירים, ונכון לשנת 2005 נמצאו 30 מאובנים שלו הכוללים שלוש גולגולות שלמות. הוא נתגלה לראשונה על ידי ברנום בראון בתחילת המאה ה-20 בארצות הברית.
שלד הטירנוזאורוס רקס השלם הגדול ביותר שנמצא נקרא "סו" והוא מוצג במוזיאון פילד להיסטוריה של הטבע בשיקגו. שלד זה היה שייך לנקבת רקס באורך וגובה של כמעט 4 מטרים. מתוך השלד מומחים גילו שנקבות הטי רקס היו גדולות מהזכרים. על השלד נמצאו חבלות ופציעות רבות המרמזות על החיים הלא פשוטים של הטורף הזה.
ב-2019 הסתיים ניתוח של שלד חלקי שנחפר ב-1994 ועל פי הממצאים הוא היה שייך לפרט גדול במיוחד: אורכו הוערך ב- ומשקלו ב-. מאובן זה זכה לכינוי החיבה "סקוטי".
מראה ואנטומיה.
אורכו של הטירנוזאורוס רקס היה 11–13 מטרים, ומשקל של 6 עד 9 טונות לפרט בוגר. בסוף המאה ה-20 שינו המדענים את השערתם לגבי צורת עמידתו. במקום העמידה הזקופה הם משערים שהוא היה בעל גב מאוזן כמו שאר הדינוזאורים הטורפים. במשך שנים נחשב הטירנוזאורוס לתרופוד ולדינוזאור הטורף הגדול ביותר. גילויים של הספינוזאורוס במצרים (שאורכו כ-14–18 מטרים), של הגיגאנוטוזאורוס באמריקה הדרומית (אורכו כ-13–14 מטרים) ושל הקרכרודונטוזאורוס בצפון אפריקה (שאורכו כ-13–14.5 מטרים) הביאו לנישולו מתואר זה. עם זאת, הטירנוזאורוס הוא עדיין הטורף הגדול ביותר הידוע באמריקה הצפונית והיה ללא ספק טורף-על באזורו.
לטירנוזאורוס רקס היו יותר מ-60 שיניים בפה והוא הצמיח שיניים חלופיות כל הזמן, כדי להחליף את אלו שנשרו או נשברו בקרב, מה שעזר לתאוריה שהשתמש בעוצמת הנשיכה המשמעותית שלו לצורך ההרג. אורך כל שן היה כ-20 סנטימטרים, הן היו משוננות כמו סכיני בשר אך צורתם הייתה כמעין בננה עבה עם שורש ארוך מאוד שעיגן את השן חזק אל תוך הלסת. שיניים אלו לא נועדו לחיתוך אלא לדקירה, מחיצה ותפיסת הטרף. שרירים חזקים שהיו מחוברים לקצה גולגולתו של הטירנוזאורוס רקס הניעו את לסתותיו, והוא סגר אותן בעוצמה של פי שלושה מזו של אריה (לפי המדידות כ-35,000–57,000 ניוטון או 3.6–5.8 טון-כוח). כך הוא נהג לרסק את עצמות הטרף ולבלוע אותן. הגולגולת החזקה שלו יכלה לעמוד במאמצי פיתול וטלטול גדולים, ובכך אפשרה לו לקרוע חתיכות בשר מהטרף. קיבתו של הטירנוזאור רקס יכלה להכיל עד 230 קילוגרמים של בשר.
מוחו היה גדול פי 2 ממוחו של קרנזאור ממוצע. מערות האף הענקיות של הטירנוזאורוס הן מהגדולות והמורכבות בעולם הטבע, דבר שאפשר לו לחוש בריח הטרף או בדם ממרחקים גדולים במיוחד.
במשך שנים חשבו הפלאונטולוגים שעורו של הטירנוזאורוס היה עטוי קשקשים כמו עור זוחל רגיל. עם זאת, מציאת דינוזאורים מנוצים רבים בסוף המאה ה-20 ותחילת המאה ה-21, בהם דינוזאורים קטנים וגדולים ממשפחת הטירנוזאוריים, הוביל להשערה שגם הטירנוזאורוס היה מכוסה בפלומת נוצות (fluppy proto-feathers). עם זאת, עד כה לא נתגלה מאובן של טירנוזאורוס שבו נשמרה עדות לנוצות אלו.
שלדים משוחזרים של טירנוזאורים:
התנהגות.
מחקר שנעשה באוניברסיטת מנצ'סטר מצא שהטירנוזאורוס רקס היה יכול לפתח מהירות של עד כ-30 קמ"ש.
תזונה ושיטות טרף.
הטירנוזאורוס הרג את טרפו על ידי נשיכה בעוצמה אדירה ביחס לשאר הדינוזאורים הטורפים, שהייתה כל כך חזקה שיכל לשבור את העצמות ולפגוע באיבריו הפנימיים של הטרף. נראה שעיקר טרפו היו הצרטופסיים וההדרוזאוריים שהיו נפוצים מאוד באמריקה הצפונית באותה תקופה. סברות חדשות (ביניהם של הפלאונטולוג ג'ק הורנר, היועץ המדעי של פארק היורה) טוענות כי הטירנוזאורוס היה גם אוכל נבלות שמצא או ש"גנב" לטורפים קטנים או חלשים ממנו, אבל סביר שהיה טורף פעיל בזכות חושיו החדים והמאפיינים שהפכו אותו לטורף יעיל. רגליו האחוריות החזקות היו משענת נגד לגולגולת הענקית וללסתות המאסיביות, דבר שהקל את קריעת הבשר ופיצוח העצמות במבנה המזכיר את הצבוע. לפי דעת מומחים היה הטירנוזאור שרירי מאוד או אפילו מדי ביחס לטורפים מצליחים אחרים, ככל הנראה מכיוון שטרפו היה חזק ולרוב התנגד או נלחם בו בזמן הציד.
מינים.
מאמר מדעי שפרסם גרגורי פול במרץ 2022 הציע לפצל את המין "Tyrannosaurus rex" לשלושה מינים על בסיס רובסטיות ופרופורציות עצם הירך (femur). שמות המינים החדשים הם "T. rex" (החסון ביותר מבין שלושת המינים), "T. imperator" (המיוצג על-ידי סו ומייצג מין קדום יותר ממנו התפצלו שני המינים) ו-"T. regina" (הכי פחות חסון מבין שלושת המינים). הבדל נוסף שנבחן במאמר הוא מספר השיניים בקדם הלסת העליונה (premaxilla). המאמר עורר מחלוקת עזה והכעיס מעריצי דינוזאורים רבים.
תפוצה.
הטירנוזאורוס חי במערב אמריקה הצפונית, מצפון מקסיקו ועד דרום קנדה, ביבשת שנקראה אז לרמידיה. הוא חי בגיל המאסטריכט, 68–66 מיליון שנה לפני זמננו.
מחקר שהתפרסם באפריל 2021 העריך שבסך הכל חיו כ-2.5 מיליארד פרטים של טירנוזאורוס רקס.
אקולוגיה.
את בית גידולו של הטירנוזאורוס חלקו עמו בעלי חיים רבים:
בתרבות.