هستههای ناپایدار یا پرتوزا با گسیل پرتو به هستههای پایدار تبدیل میشوند. پرتوزایی بعضی هستهها سریع و بعضی دیگر کند صورت میگیرد که تفاوت بین هستهها از این باب را با نیم عمر نشان میدهند.
هسته اتمهای یک ماده رادیواکتیو در حال پرتوزایی هستند و مدت زمانی طول میکشد تا تمام هستههای آن به هستههای پایدار تبدیل شوند و هر چه زمان میگذرد تعداد هسته هایی که قدرت واپاشی دارند و کمتر میشود به مدت زمانی که نیمی از هستههای پرتوزای یک ماده پرتوزا واپاشیده میشوند نیم عمر میگویند.
باید دقت شود که نیم عمر به معنی نصف شدن عمر نیست و همچنین به معنی از بین رفتن نصف ماده رادیواکتیو نمی باشد. بلکه به این معنی است که بعد از گذشت آن زمان فقط نصف هستههای ماده پرتوزای مورد نظر توانایی واپاشی دارند. به عنوان مثال اگر نیم عمر یک ماده پرتوزا 1 دقیقه و تعداد هستههای آن ماده را 1000 عدد در نظر بگیریم بعد از گذشت 1 دقیقه 500 تا از هستههای آن ماده واپاشیده میشوند و 500 تا باقی میمانند و بعد از 1 دقیقه بعدی، نصف 500 تا (یعنی 250 عدد) واپاشیده میشوند و 250 تا باقی میمانند.
بنابراین بعد از گذشت 2 دقیقه 750 هسته واپاشیده شدهاند و 250 تا مانده اند. به همین نحو بعد از 3 دقیقه 875 هسته واپاشیده شده و 125 هسته میمانند و الی آخر. بنابراین اگر نیم عمر مادهای T باشد نمودار بخشی از ماده که واپاشی نشده نسبت به زمان همانند زیر خواهد بود.
نیم عمر اورانیوم 238 برای تبدیل به توریوم 234 (با گسیل یک ذره آلفا ) برابر 4/5 * 109 سال است. به عبارتی 4/5 * 109 طول میکشد تا نصف جرم یک قطعه اورانیوم به توریوم تبدیل شود. نیم عمر پروتاکتینیوم برابر 1/18 دقیقه است.
همانطور که میبینید بعضی مواد نیم عمر بالا و بعضی مواد نیم عمر پایینی دارند به همین علت برخی مواد رادیواکتیو دیگر به طور طبیعی در زمین یافت نمی شوند. ولی بعضی از آن ها مثل که نیم عمر بالایی دارد، همچنان روی کره زمین به طور طبیعی وجود دارند. در جدول زیر بعضی عناصر و نیم عمر آن ها آمده است.
توجه داشته باشید هر پرتوزایی نیم عمر خاص خود را دارد و بعضی از مواد رادیواکتیو ناپایدار برای تبدیل به عنصر پایدار چند سری پرتوزایی میکنند و در هر پرتوزایی یک ماده جدید ناپایدار حاصل میشود تا در نهایت به هسته پایدار تبدیل شود.
در شکل زیر زنجیره واپاشی و نیم عمر هر واپاشی آمده است همانطور که میبینید در پایان به ایزوتوپ پایدار سرب
تبدیل میشود.
برای مرور آنچه گفته شد میتوانید به فیلم زیر توجه کنید.