นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีที่ไม่เสถียร จะสลายตัวและแผ่รังสีได้เองตลอดเวลา โดยไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน อัตราการสลายตัว จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนอนุภาคในธาตุกัมมันตรังสีนั้น ปริมาณการสลายตัวจะบอกเป็น “ครึ่งชีวิต” โดยที่ครึ่งชีวิตจะเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทป (isotope)

ธาตุกัมมันตรังสี จะสลายตัวให้รังสีชนิดใดชนิดหนึ่งออกมาได้เองตลอดเวลา ธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดจะสลายตัวได้เร็วหรือช้าแตกต่างกัน

ครึ่งชีวิต หมายถึง ระยะเวลาที่นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี สลายตัวจนเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม ไอโซโทปกัมมันตรังสีของธาตุชนิดหนึ่งๆ จะมีครึ่งชีวิตคงเดิม ไม่ว่าจะอยู่ในรูปของธาตุ หรือเกิดเป็นสารประกอบ

เช่น Na-24 มีครึ่งชีวิต 15 ชั่วโมง หมายความว่า ถ้าเริ่มต้นมี Na-24 อยู่ 10 กรัม นิวเคลียสนี้จะสลายตัวให้รังสีออกมา จนกระทั่งเวลาผ่านไปครบ 15 ชั่วโมง จะมี Na-24 เหลืออยู่ 5 กรัม และเมื่อเวลาผ่านไปอีก 15 ชั่วโมง จะมี Na-24 เหลืออยู่ 2.5 กรัม นั่นคือเวลาผ่านไปทุกๆ  15 ชั่วโมง Na-24 จะสลายตัวไปเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม

ครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทป และสามารถใช้เปรียบเทียบอัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดได้ และระยะเวลาที่แสดงถึงครึ่งชีวิตของไอโซโทปกัมมันตรังสี สามารถนำไปใช้คำนวณหาปริมาณของธาตุกัมมันตรังสีในระยะเวลาต่างๆ กันได้ด้วย

การที่ธาตุกัมมันตรังสีสลายตัวให้อนุภาคแอลฟา (alpha) อนุภาคบีตา (beta) และรังสีแกมมา (gamma) ของไอโซโทปกัมมันตรังสีเดียวกัน จะมีอัตราการสลายตัวเท่ากัน

ครึ่งชีวิตของไอโซโทปกัมมันตรังสีแต่ละไอโซโทปนั้น มีค่าแตกต่างกัน ซึ่งบางไอโซโทปมีค่าไม่ถึงวินาที ในขณะที่บางไอโซโทปมีค่าเป็นล้านปี

ครึ่งชีวิตของกัมมันตรังสีสามารถนำไปใช้หาอายุสัมบูรณ์ของซากดึกดำบรรพ์ และวัตถุโบราณได้ จากการคำนวณค่าครึ่งชีวิต

เรียบเรียงโดย : ปิตุพร พิมพาเพชร