Deret radioaktif

Dalam fisika nuklir, deret radioaktif (atau deret peluruhan, atau rantai peluruhan) adalah rangkaian peluruhan radioaktif dari produk peluruhan radioaktif yang berbeda sebagai serangkaian transformasi berurutan. Ini juga dikenal sebagai "kaskade radioaktif". Kebanyakan radioisotop tidak meluruh secara langsung ke keadaan stabil, melainkan mengalami serangkaian peluruhan sampai akhirnya isotop stabil tercapai. Tahap peluruhan dirujuk oleh hubungannya dengan tahap sebelumnya atau selanjutnya. Isotop induk adalah isotop yang mengalami peluruhan untuk membentuk isotop anak. Salah satu contohnya adalah uranium (nomor atom 92) meluruh menjadi torium (nomor atom 90). Isotop anak mungkin stabil atau mungkin meluruh untuk membentuk isotop anaknya sendiri. Anak dari isotop anak kadang-kadang disebut isotop cucu. Waktu yang dibutuhkan atom induk tunggal untuk meluruh menjadi atom isotop anak dapat sangat bervariasi, tidak hanya antara pasangan induk-anak yang berbeda, tetapi juga secara acak antara pasangan identik dari isotop induk dan anak. Peluruhan setiap atom tunggal terjadi secara spontan, dan peluruhan populasi awal atom identik selama waktu t, mengikuti distribusi eksponensial peluruhan, e−λt, di mana λ disebut konstanta peluruhan. Salah satu sifat isotop adalah waktu paruhnya, waktu di mana setengah dari jumlah awal radioisotop induk identik meluruh menjadi anaknya, yang berbanding terbalik dengan λ. Waktu paruh telah ditentukan di laboratorium untuk banyak radioisotop (atau radionuklida). Mereka dapat berkisar dari hampir seketika (kurang dari 10−21 detik) hingga lebih dari 1019 tahun. Masing-masing tahap memancarkan jumlah radioaktivitas yang sama seperti radioisotop asli (yaitu ada hubungan satu-ke-satu antara jumlah peluruhan dalam tahap berturut-turut) tetapi setiap tahap melepaskan jumlah energi yang berbeda. Jika dan ketika keseimbangan tercapai, setiap isotop anak yang berurutan hadir dalam proporsi langsung dengan waktu paruhnya; tetapi karena aktivitasnya berbanding terbalik dengan waktu paruhnya, setiap nuklida dalam rantai peluruhan akhirnya menyumbangkan transformasi individu sebanyak kepala rantai, meskipun energinya tidak sama. Misalnya, uranium-238 bersifat radioaktif lemah, tetapi uraninit, bijih uranium, 13 kali lebih radioaktif daripada logam uranium murni karena radium dan isotop turunan lainnya yang dikandungnya. Tidak hanya isotop radium yang tidak stabil merupakan pemancar radioaktivitas yang signifikan, tetapi sebagai tahap berikutnya dalam rantai peluruhan, mereka juga menghasilkan radon, gas radioaktif yang berat, lembam, dan terjadi secara alami. Batuan yang mengandung torium dan/atau uranium (seperti beberapa granit) memancarkan gas radon yang dapat terakumulasi di tempat-tempat tertutup seperti ruang bawah tanah atau tambang bawah tanah. Jumlah isotop dalam rantai peluruhan pada waktu tertentu dihitung dengan persamaan Bateman.