发现与含义
1903年，加拿大麦吉尔大学的欧内斯特·卢瑟福和弗雷德里克·索迪发现，放射性元素会转变为其他元素（衰变），其放射性强度按固定比例下降；约1907年，卢瑟福将这段时间称为“半衰期”。单个原子何时衰变无法预测，但大量原子整体上遵循每隔固定时间恰好减半的统计规律。经过两个半衰期剩1/4，三个剩1/8，十个约剩1/1000。例如半衰期为8天的碘-131，24天后会减为原来的1/8。
常见同位素的半衰期
半衰期短至不到一秒，长可超过宇宙年龄。短的适合不宜在体内久留的医学检查，长的则可作为测量漫长时间的“时钟”。
| 同位素 | 半衰期 | 主要用途 |
|---|---|---|
| 锝-99m | 约6小时 | 核医学显像 |
| 碘-131 | 约8天 | 甲状腺疾病治疗 |
| 铯-137 | 约30年 | 核事故污染指标 |
| 碳-14 | 约5730年 | 文物年代测定 |
| 铀-238 | 约45亿年 | 测定地球年龄 |
表中的铯-137在2011年福岛核事故后成为判断土壤和食品污染的关键指标。半衰期越长，辐射越弱但留存越久；越短则辐射越强但消失越快。
年代测定与药物半衰期
1949年，美国的威拉德·利比利用生物活着时体内碳-14保持恒定、死后按5730年半衰期衰减的特点，发明了放射性碳测年法，并于1960年获得诺贝尔化学奖。该方法适用于约5万年以内的样品，更古老的岩石则用铀、钾等长半衰期元素测定。1956年，克莱尔·帕特森利用陨石中的铅同位素算出地球年龄约为45.5亿年。医学上的“药物半衰期”指血药浓度降低一半所需的时间，是确定给药间隔的依据，通常经过4至5个半衰期即可认为药物基本排出。
常见问题
- 经过两个半衰期，放射性物质就没有了吗？
- 不是。每经过一个半衰期减少一半，两个半衰期后还剩1/4。理论上永远不会归零，通常经过十个半衰期（约1/1000）才视为大幅减少。
- 提高温度会缩短半衰期吗？
- 放射性衰变发生在原子核内部，几乎不受温度、压力和化学状态影响，正因如此才能作为测年的“时钟”。
来源核查日期：2026-10-26
参考文献
- Rutherford, E., & Soddy, F. (1903). Radioactive change. Philosophical Magazine, 5(29), 576–591.
- Libby, W. F. (1955). Radiocarbon Dating (2nd ed.). University of Chicago Press.
- Patterson, C. (1956). Age of meteorites and the earth. Geochimica et Cosmochimica Acta, 10(4), 230–237.