Vida Media
La vida media es el tiempo que tarda una cantidad en decaimiento exponencial en reducirse a la mitad de su valor original.
Formula
T_{1/2} = \ln(2) / r
Definition
La vida media es el tiempo que tarda una cantidad en decaimiento en reducirse exactamente a la mitad de lo que era; después de cada vida media tienes la mitad de lo que tenías antes, y esto es constante, toma el mismo tiempo pasar de $80$g a $40$g que de $10$g a $5$g sin importar la cantidad inicial. Para el decaimiento exponencial $A(t) = A_0 \cdot e^{-rt}$, la vida media satisface $A(T_{1/2}) = A_0/2$, dando $T_{1/2} = \ln(2)/r \approx 0.693/r$, y el modelo puede reescribirse $A(t) = A_0 \cdot (1/2)^{t/T_{1/2}}$. En términos de la constante de decaimiento $\lambda$ en $N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$, $T_{1/2} = \ln(2)/\lambda$ y la vida media (en el sentido de tiempo de vida promedio) es $\tau = 1/\lambda = T_{1/2}/\ln(2)$; en mecánica cuántica, los estados inestables tienen anchos $\Gamma$ relacionados con la vida por la incertidumbre energía-tiempo $\Gamma \tau \sim \hbar$, haciendo que la vida media sea medible mediante anchos de línea espectral.
Example
Una sustancia radiactiva con una vida media de $10$ años que empieza en $80$g baja a $40$g después de $10$ años, $20$g después de $20$ años, y $10$g después de $30$ años, reduciéndose a la mitad cada $10$ años. La vida media del carbono-14 es $5730$ años, así que después de $11{,}460$ años (dos vidas medias) solo queda $1/4$ del original, lo que significa que una muestra con $25\%$ de su C-14 original tiene aproximadamente $11{,}460$ años. Las cadenas de desintegración nuclear, como el U-238 ($T_{1/2} = 4.5$ mil millones de años) desintegrándose a través de una cadena hasta el Pb-206, pueden tener el equilibrio secular de sus intermedios calculado a partir de sus respectivas vidas medias usando sistemas de EDO lineales.
Key Insight
La vida media se aplica mucho más allá de la física nuclear, en medicina (eliminación de fármacos), química (cinética de reacciones), y finanzas (depreciación), conectando la vida media observable con la tasa de decaimiento continua subyacente $r$ mediante $T_{1/2} = \ln(2)/r$. La propiedad de falta de memoria del decaimiento exponencial (una tasa de riesgo constante) lo distingue de las distribuciones de fallo de Weibull o log-normal usadas en ingeniería de confiabilidad, donde la tasa de fallo cambia con el tiempo.