半減期

デジタル大辞泉

はんげん‐き【半減期】

読み方：はんげんき

放射性元素が崩壊して、その原子の個数が半分に減少するまでの時間。放射線の強さが半分に減るまでの時間。アクチニウム217では0.018秒、ウラン238では45億年。粒子の寿命を表すのに用いられる。物理的半減期。→生物学的半減期

原子力放射線用語

半減期

読み方：はんげんき
英語表記：hafe-life

放射性核種は、自然に放射線を出して壊れていく（放射性崩壊と言う）。この現象で放射性核種の量（放射能の強さ）が元の半分になるまでの時間を半減期と言う。
たとえば、天然に存在するカリウム－４０は、放射能が半分になるまでの時間は１２億８千万年、また人工放射能のコバルト－６０は、５．２７年というように、放射性核種には、固有の長さがある。
半減期の１倍、２倍、･･･10倍の時間が経過すると放射能の強さは、それぞれ最初の量の1/2,1/4,1/8,1/16,1/32,1/64,･･･1/1024と指数関数的に減少する。
すなわち、半減期Ｔは、崩壊定数λとの間に次の関係がある。

　Ｔ＝（ｌｎ２）／λ＝０．６９３１５／λ。

原子力防災基礎用語集

半減期（物理的半減期）

放射性壊変によって、放射性同位元素の原子数が半分に減少するまでの時間のことを半減期という。半減期には、放射性核種によって秒以下から数十億年まである。 生物（学）的半減期、実効半減期と区別するために物理的半減期とも呼ぶ。

生物学用語辞典

半減期

英訳・(英)同義/類義語：half -life, radioactive

放射性同位元素が崩壊して放射能が半分になる時期で、放射性同位元素ごとに長さが一定なため年代測定にも利用される。ある活性の大きさが減少して半分になるまでの時間。

「生物学用語辞典」の他の用語

時系列的現象とそれに関連する事柄：

分裂後期  前中期  前期  半減期  単相世代  厚糸期  収縮期

エイズ関連用語集

半減期

Half-life

【概要】 半寿命ともいう。T 1/2。ものの動態を示す指標。あるものが100個作られて、50個まで消えて行くまでにかかる時間。　

【詳しく】 薬物も体内に入って時間とともに処理をされ消えていく。これを薬物動態(pharmacokinetics)という。薬の吸収と担体(アルブミン)との結合、体内の組織への分配、薬自体の化学的な構造が変わる(代謝という)、あるいは腎臓や肝臓から尿中、胆汁中に排泄されることによっている。薬の半減期は、1日あたりの服薬回数を決める要因。短いと回数が増え、長いと1日1回でよい。HIVの半減期は6時間以下と言われているが、これは抗体による中和の有無などによっても左右される。

《参照》 薬物動態、 Ｔ 1/2

ウィキペディア

半減期

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/03/15 07:46 UTC 版)

この項目では、物理学上の半減期について説明しています。薬学上の半減期については「半減期 (薬学)」をご覧ください。

経済の分野における半衰期については「半衰退期」をご覧ください。

放射性元素が減少していく様子のシミュレーション結果。上の数値は半減期の何倍の時間が経過したかを示す。左図では最初に1ブロックあたり4個、右図では1ブロックあたり400個の原子が含まれる

半減期（はんげんき、half-life）とは、ある放射性同位体が、放射性崩壊によってその内の半分が別の核種に変化するまでにかかる時間のこと^{[注釈 1]}。半衰期とも言う。

概要

放射能を持つ元素（放射性同位体^{[注釈 2]}）の原子核はいずれ放射性崩壊をして他の元素に変化していくが、その崩壊は一定時間の間に一定の確率で起こる。はじめの原子数が N 個であるとき、その半分 N/2 個が放射性崩壊するまでの時間をその放射性同位体の半減期 (half-life) と呼ぶ。または、ある放射性同位体の放射能 (activity) を A とするとき、それが時間経過によって半分 A/2 になるまでの時間を言う（同値性については後述）^{[注釈 3]}。

半減期は放射性同位体（核種）の安定度を示す値でもあり、半減期が長ければ安定であり、逆に半減期が短ければ短いほど不安定な核種ということになる^{[注釈 4]}。

放射性同位体の放射性崩壊は自然に発生するもので、放射性同位体ごとに定まる確率（崩壊定数）のみによって左右されるものである^{[注釈 5]}。すなわち、崩壊までの期間はその物質の置かれている古典物理学的・化学的環境（熱・電磁場・化学反応など）には一切依存しない^{[注釈 6]}。もともと原子力は放射性物質の半減期を短くすれば、放射性物質の崩壊エネルギーをより短期間に取り出せるだろうということで半減期を短くする研究が行われたが古典物理学的な手法によるものはことごとく失敗した^{[注釈 7]}。

人工的に原子核の崩壊を起こすには加速器などを用いなくてはならない^[4]。また、人工的に原子核の崩壊を起こして、半減期よりも早く放射性核子を減らす手法としては核変換技術と呼ばれる技術が研究されている。

→「加速器」および「核変換」も参照

なお、一つの放射性核種を対象として、その放射性核種がいつ崩壊するかを決定論的に予想することも出来ない^{[注釈 8]}。

半減期の利用

→詳細は「放射性炭素年代測定」を参照

半減期の計算法

ある特定の放射性同位体の個数、放射能の時間変化は以下のように計算される。統計学的には、核崩壊する確率は指数分布を用いて表すことができる。ただし、以下は一次反応のみであり、娘核種も放射能を持ち時間変化により親・娘量核種の総放射能を求めるといった場合を考慮していない。その場合は連立微分方程式を立てて解かねばならない。なお、これらの半減期の長さによって任意の時間が経過したときの放射能の強さは放射平衡によって論じられる。

放射性同位体の原子数の時間的変化

放射性同位体の時間経過にともなう原子数の変化は微分方程式として記述することができる。放射性同位体の種類によって固有の崩壊定数を持つが、いま原子数の時間的変化をもとめたい放射性同位体の崩壊定数を λ とする。なお、t=0 のときのその放射性同位体の原子数を N₀ とする。

時刻 t における原子数 N(t) は微分方程式

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} N}{\mathrm {d} t}}=-\lambda N(t)}$

はじめに1ベクレルあった放射性物質がどれだけの速さで減衰するのか表したグラフ。放射能(単位はベクレルなど)も指数関数的に減衰する。崩壊定数は半減期に反比例するため、崩壊定数が大きい(=半減期が短い)ほど早く減衰していることがわかるだろう。グラフで上の線ほど崩壊定数が小さいため減衰していないが一番下では凄まじい速さで減衰しているのがわかる。ここでy軸が放射能(単位:ベクレル)、x軸は時間の単位を秒ととった場合半減期は有効数字3桁で上から17.3秒、3.47秒、0.693秒、0.139秒、0.0277秒である。

崩壊定数 λ から半減期を求める計算式を導出する。

いま、崩壊定数 λ を持つ放射性同位体の半減期を t_1/2 とする。t=0 のときその放射性同位体は前節同様 N(0) = N₀ 個あるとし、半減期 t_1/2 の定義から、

${\displaystyle N(t_{1/2})=N_{0}/2}$

ウラン235とその娘核種であるアクチニウム崩壊系列の図。ここで安定同位体である鉛207になるまでさまざまな核種を経由して崩壊していく

放射性崩壊において、崩壊する元の核種を親核種 (parent nuclide) と呼び、崩壊によって生成された核種を娘核種 (daughter nuclide) と呼ぶ。核種が放射線を出さない安定した核種であるとは限らない。ウラニウム、プルトニウム、トリウムなどの核種は、崩壊しても安定同位体とはならず、崩壊系列を成す。

逐次崩壊の数理

過渡平衡（上）と永続平衡（下）
1.過渡平衡の親核種 2.過渡平衡の娘核種 3.永続平衡の親核種 4.永続平衡の娘核種

娘核種も放射能を持つとき、放射性物質の放射能の減衰は単純な時間的な指数関数的減少とは異なり、親核種と娘核種に関する連立微分方程式を立てなくてはならない。一般に、娘核種の半減期が親核種の半減期よりも長い場合、時間とともに親核種が崩壊してゆくため、娘核種のみが残ることになる。また逆に、娘核種の半減期が親核種よりも短い場合、放射性平衡 (radioactive equilibrium) と呼ばれる平衡状態が成立する^[7]。放射性平衡が成り立つときは単純な結果を得ることができる。

たとえば放射性物質Aが崩壊してB、Bも放射性物質であり、これが崩壊してCになりこれは安定核であったとすれば、それらの任意の時刻tにおける量は連立微分方程式

${\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {dN_{\mathrm {A} }}{dt}}&=-\lambda _{\mathrm {A} }N_{\mathrm {A} }\\{\frac {dN_{\mathrm {B} }}{dt}}&=\lambda _{\mathrm {A} }N_{\mathrm {A} }-\lambda _{\mathrm {B} }N_{\mathrm {B} }\\{\frac {dN_{\mathrm {C} }}{dt}}&=\lambda _{\mathrm {B} }N_{\mathrm {B} }-\lambda _{\mathrm {C} }N_{\mathrm {C} }\end{aligned}}}$

ウィキデータには半減期のプロパティであるP2114があります。（使用状況）