Radyoaktif bozunma

Radyoaktif bozunma (nükleer bozunma, radyoaktivite, radyoaktif parçalanma veya nükleer parçalanma olarak da bilinir), kararsız bir atom çekirdeğinin radyasyonla enerji kaybettiği süreçtir. Kararsız çekirdek içeren bir malzeme radyoaktif olarak kabul edilir. En yaygın bozunma türlerinden üçü, tümü bir veya daha fazla parçacık veya foton yaymayı içeren alfa bozunması, beta bozunması ve gama bozunmasıdır. Zayıf kuvvet, beta bozunmasından sorumlu olan mekanizmadır.

Radyoaktif bozunma, tek atom seviyesinde stokastik (yani rastgele) bir süreçtir. Kuantum teorisine göre, atomun ne kadar süredir var olduğuna bakılmaksızın, belirli bir atomun ne zaman bozulacağını tahmin etmek imkansızdır. Bununla birlikte, önemli sayıda özdeş atom için, genel bozunma oranı, bir bozulma sabiti veya yarı ömür olarak ifade edilebilir. Radyoaktif atomların yarı ömürleri çok geniş bir aralıktadır; neredeyse evrenin yaşından çok daha uzundur.

Bozunan çekirdek, ana radyonüklid (veya ana radyoizotop) olarak adlandırılır ve işlem, en az bir yavru çekirdek üretir. Gama bozunması veya nükleer uyarılmış bir durumdan dahili dönüşüm dışında, bozunma, farklı sayıda proton veya nötron (veya her ikisini) içeren bir yavru ile sonuçlanan bir nükleer dönüşümdür. Proton sayısı değiştiğinde, farklı bir kimyasal elementin bir atomu oluşturulur.

• Alfa bozunması, çekirdek bir alfa parçacığını (helyum çekirdeği) çıkardığında meydana gelir.
• Beta bozunması iki şekilde gerçekleşir;
  • (i) çekirdek, bir nötronu protona dönüştüren bir süreçte bir elektron ve bir antinötrino yaydığında beta eksi bozunur.
  • (ii) beta-artı bozunması, çekirdek bir protonu bir nötron olarak değiştiren bir süreçte bir pozitron ve bir nötrino yaydığında, bu süreç aynı zamanda pozitron emisyonu olarak da bilinir.
• Gama bozunmasında, bir radyoaktif çekirdek ilk önce bir alfa veya beta parçacığının emisyonu ile bozulur. Ortaya çıkan yavru çekirdek genellikle uyarılmış bir durumda kalır ve bir gama ışını fotonu yayarak daha düşük bir enerji durumuna bozunabilir.
• Nötron emisyonunda, diğer bozunma türleri nedeniyle veya birbirini izleyen birçok nötron yakalamasından sonra oluşan, nötron açısından son derece zengin çekirdekler, zaman zaman nötron emisyonu yoluyla enerji kaybederek, aynı elementin bir izotopundan diğerine değişime neden olur.
• Elektron yakalamada çekirdek, yörüngedeki bir elektronu yakalayabilir ve bir protonun elektron yakalama adı verilen bir süreçte bir nötron haline dönüşmesine neden olabilir. Daha sonra bir nötrino ve bir gama ışını yayılır.
• Küme bozunması ve nükleer fisyonda, alfa parçacığından daha ağır bir çekirdek yayılır.

Aksine, nükleer dönüşümle sonuçlanmayan radyoaktif bozunma süreçleri vardır. Uyarılmış bir çekirdeğin enerjisi, gama bozunması adı verilen bir süreçte bir gama ışını olarak yayılabilir veya bu enerji, iç dönüşüm adı verilen bir süreçte atomdan fırlamasına neden olan bir yörünge elektronu ile etkileşime girdiğinde kaybedilebilir. Bir başka radyoaktif bozunma türü, orijinal çekirdeğin bir dizi olası kütleye sahip iki veya daha fazla "parça" olarak görünen, değişen ürünlerle sonuçlanır. Kendiliğinden fisyon adı verilen bu bozulma, büyük bir kararsız çekirdek kendiliğinden iki (veya bazen üç) küçük yavru çekirdeğe bölündüğünde meydana gelir ve genellikle bu ürünlerden gama ışınları, nötronlar veya diğer parçacıkların emisyonuna yol açar. Bunun tersine, spinli bir çekirdekten gelen bozunma ürünleri, o spin yönüne göre izotrop olmayan bir şekilde dağıtılabilir. Ya elektromanyetik alan gibi harici bir etki nedeniyle ya da çekirdeğin dönüş yönünü kısıtlayan dinamik bir süreçte üretilmesi nedeniyle, anizotropi tespit edilebilir. Böyle bir ana süreç, önceki bir bozulma veya bir nükleer reaksiyon olabilir.

Her kategorideki kararlı ve radyoaktif çekirdeklerin sayısını gösteren bir özet tablo için bkz. Radyonüklid. Dünya'da Güneş Sisteminin oluşum zamanından önceki 34 radyonüklidden (6 element 2 farklı radyonüklide sahip) oluşan radyoaktif doğal olarak oluşan 28 kimyasal element vardır. Bu 34 tanesi ilkel çekirdekler olarak bilinir. İyi bilinen örnekler uranyum ve toryumdur, ancak aynı zamanda potasyum-40 gibi doğal olarak oluşan uzun ömürlü radyoizotopları da içerir.

Yeryüzünde bulunan radyum-226 ve radon-222 gibi 50 veya daha kısa ömürlü başka bir radyonüklit, ilksel nüklitlerle başlayan bozunma zincirlerinin ürünleridir veya atmosferde kozmik ışınlar tarafından nitrojen-14'ten karbon-14 üretimi gibi devam eden kozmojenik süreçlerin ürünüdür. Radyonüklidler ayrıca partikül hızlandırıcılarda veya nükleer reaktörlerde yapay olarak üretilebilir ve bunlardan 650 tanesi bir saatten fazla yarı ömre ve birkaç bini daha kısa yarı ömürlere sahiptir. (Yarı ömre göre sıralanmış bunların bir listesi için çekirdeklerin listesine bakın.)

Keşif tarihçesi

Radyoaktivite, 1896'da Fransız bilim adamı Henri Becquerel tarafından fosforlu malzemelerle çalışırken keşfedildi. Bu malzemeler ışığa maruz kaldıktan sonra karanlıkta parlıyor ve katot ışınlı tüplerde X ışınları tarafından üretilen ışımanın fosforesans ile ilişkili olabileceğinden şüpheleniyordu. Bir fotoğraf tabağını siyah kağıda sardı ve üzerine çeşitli fosforesan tuzlar koydu. Uranyum tuzlarını kullanana kadar tüm sonuçlar negatifti. Uranyum tuzları, plakanın siyah kağıda sarılmasına rağmen plakanın kararmasına neden oldu. Bu radyasyonlara "Becquerel Rays" adı verildi.

Kısa süre sonra, karartmanın fosforlu olmayan uranyum tuzları ve metalik uranyum tarafından da üretildiğinden, plakanın kararmasının fosforesansla hiçbir ilgisi olmadığı anlaşıldı.Bu deneylerden, kağıttan geçebilen ve plakanın ışığa maruz kalıyormuş gibi tepki vermesine neden olan bir tür görünmez radyasyon olduğu ortaya çıktı.

İlk başta, yeni radyasyon daha sonra keşfedilen X-ışınlarına benziyordu. Becquerel, Ernest Rutherford, Paul Villard, Pierre Curie, Marie Curie ve diğerleri tarafından yapılan daha ileri araştırmalar, bu radyoaktivite biçiminin önemli ölçüde daha karmaşık olduğunu gösterdi. Rutherford, tüm bu tür elementlerin aynı matematiksel üstel formüle göre bozunduğunu fark eden ilk kişiydi.Rutherford ve öğrencisi Frederick Soddy, birçok bozulma sürecinin bir elementin diğerine dönüştürülmesiyle sonuçlandığını ilk fark eden kişilerdi. Daha sonra, Fajans ve Soddy'nin radyoaktif yer değiştirme yasası, alfa ve beta bozunumunun ürünlerini tanımlamak için formüle edildi.

İlk araştırmacılar, uranyum dışında birçok başka kimyasal elementin de radyoaktif izotoplara sahip olduğunu keşfettiler. Uranyum cevherlerindeki toplam radyoaktivite için sistematik bir araştırma, Pierre ve Marie Curie'yi iki yeni elementi izole etmeye yönlendirdi: polonyum ve radyum. Radyumun radyoaktivitesi dışında, radyumun baryuma kimyasal benzerliği bu iki elementi ayırt etmeyi zorlaştırdı.

Marie ve Pierre Curie'nin radyoaktivite çalışması bilim ve tıpta önemli bir faktördür. Becquerel'in ışınları üzerine yaptıkları araştırmalar onları hem radyum hem de polonyumun keşfine götürdükten sonra, "radyoaktivite" terimini ortaya attılar. Uranyumda nüfuz eden ışınlar ve radyumun keşfi üzerine yaptıkları araştırmalar, kanser tedavisinde radyum kullanma çağını başlattı. Radyum araştırmaları, nükleer enerjinin ilk barışçıl kullanımı ve modern nükleer tıbbın başlangıcı olarak görülebilir.

Erken sağlık tehlikeleri

Radyoaktivite ve X ışınları nedeniyle iyonlaştırıcı radyasyonun tehlikeleri hemen fark edilmedi.

X ışınları

Wilhelm Röntgen tarafından 1895'te X ışınlarının keşfi, bilim adamları, doktorlar ve mucitler tarafından yaygın deneylere yol açtı. Pek çok insan 1896 gibi erken bir tarihte teknik dergilerde yanık, saç dökülmesi ve daha kötüsü hikayelerini anlatmaya başladı. Aynı yılın Şubat ayında, Vanderbilt Üniversitesi'nden Profesör Daniel ve Dr. Dudley, Dudley'nin saçlarının dökülmesine neden olan kafasının röntgenini içeren bir deney yaptılar. Dr.H.D. Bir röntgen gösterisinde şiddetli el ve göğüs yanıklarından muzdarip olan Hawks, Electrical Review'daki diğer birçok raporun ilkiydi.

Elihu Thomson ve Nikola Tesla da dahil olmak üzere diğer deneyciler de yanıklar bildirdi. Thomson kasıtlı olarak bir süre boyunca parmağını bir X-ışını tüpüne maruz bıraktı ve ağrı, şişme ve kabarcıklanma yaşadı. Ultraviyole ışınları ve ozon gibi diğer etkiler bazen hasardan sorumlu tutuldu ve birçok doktor hala X ışınlarına maruz kalmanın hiçbir etkisi olmadığını iddia etti.

Buna rağmen, bazı erken sistematik tehlike araştırmaları vardı ve 1902 gibi erken bir tarihte William Herbert Rollins, X-ışınlarının dikkatsiz kullanımının içerdiği tehlikeler hakkındaki uyarılarının ne endüstri ne de meslektaşları tarafından dikkate alınmadığını neredeyse umutsuzca yazmıştı. Bu zamana kadar Rollins, X ışınlarının deney hayvanlarını öldürebileceğini, hamile bir gine domuzunun kürtaj yapmasına neden olabileceğini ve bir fetüsü öldürebileceklerini kanıtlamıştı. Ayrıca, "hayvanların X-ışığının dış etkisine duyarlılıklarının değiştiğini" vurguladı ve hastalar X-ışınları ile tedavi edilirken bu farklılıkların dikkate alınması gerektiği konusunda uyardı.

Radyoaktif maddeler

Bununla birlikte, radyoaktif maddelerden kaynaklanan radyasyonun biyolojik etkilerinin ölçülmesi daha az kolaydı. Bu, birçok hekim ve kuruluşa radyoaktif maddeleri patentli ilaçlar olarak pazarlama fırsatı verdi. Örnekler radyum lavman tedavileri ve tonik olarak içilecek radyum içeren sulardı. Marie Curie, radyasyonun insan vücudu üzerindeki etkilerinin tam olarak anlaşılmadığını söyleyerek bu tür bir tedaviyi protesto etti. Curie daha sonra muhtemelen iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalmanın neden olduğu aplastik anemiden öldü. 1930'larda, bir dizi kemik nekrozu vakası ve radyum tedavisi meraklılarının ölümünden sonra, radyum içeren tıbbi ürünler büyük ölçüde piyasadan kaldırıldı (radyoaktif şarlatanlık).

Radyasyon koruması

Röntgen'in X ışınlarını keşfetmesinden yalnızca bir yıl sonra, Amerikalı mühendis Wolfram Fuchs (1896) muhtemelen ilk koruma tavsiyesini verdi, ancak ilk Uluslararası Radyoloji Kongresi (ICR) 1925'e kadar yapıldı ve uluslararası korumayı tesis etmeyi düşündü. Radyasyonun kanser riskinin etkisi de dahil olmak üzere genler üzerindeki etkileri çok daha sonra fark edildi. 1927'de Hermann Joseph Muller, genetik etkileri gösteren bir araştırma yayınladı ve 1946'da bulguları için Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'ne layık görüldü.

İkinci ICR 1928'de Stockholm'de yapıldı ve röntgen ünitesinin benimsenmesini önerdi ve 'Uluslararası X-ışını ve Radyum Koruma Komitesi' (IXRPC) oluşturuldu. Rolf Sievert Başkan olarak seçildi, ancak itici güç İngiliz Ulusal Fizik Laboratuvarı'ndan George Kaye idi. Komite 1931, 1934 ve 1937'de toplandı.

II.Dünya Savaşı'ndan sonra, askeri ve sivil nükleer programların bir sonucu olarak ele alınan radyoaktif maddelerin menzilinin ve miktarının artması, çok sayıda mesleki çalışan ve halkın potansiyel olarak zararlı seviyelerde iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalmasına neden oldu. Bu, mevcut Uluslararası Radyolojik Koruma Komisyonu'nun (ICRP) doğduğu 1950'de Londra'da toplanan ilk savaş sonrası ICR'de değerlendirildi. O zamandan beri ICRP, radyasyon tehlikesinin tüm yönlerini kapsayan mevcut uluslararası radyasyondan korunma sistemini geliştirdi.

Radyoaktivite birimleri

Uluslararası Birimler Sistemi (SI) radyoaktif aktivite birimi, bilim adamı Henri Becquerel'in onuruna adlandırılan becquerel'dir (Bq). Bir Bq, saniyede bir dönüşüm (veya bozulma veya parçalanma) olarak tanımlanır.

Daha eski bir radyoaktivite birimi, orijinal olarak "bir gram radyum (element) ile dengede radyum yayılımının miktarı veya kütlesi" olarak tanımlanan curie, Ci'dir. Günümüzde curie, saniyede 3,7 x 10¹⁰ parçalanma olarak tanımlanmaktadır, böylece 1 curie (Ci) = 3,7 x 10¹⁰ Bq. Radyolojik koruma amacıyla, Birleşik Devletler Nükleer Düzenleme Komisyonu SI birimleriyle birlikte birim curie'nin kullanımına izin verse de, Avrupa Birliği Avrupa ölçü birimleri direktifleri, "halk sağlığı ... amaçları" için kullanımının 31 Aralık 1985'a kadar aşamalı olarak kaldırılmasını gerektirdi.

İyonlaştırıcı radyasyonun etkileri, genellikle doku hasarı için mekanik veya sievert için gri birimlerle ölçülür.

Bozunma türleri

İlk araştırmacılar, bir elektrik veya manyetik alanın radyoaktif emisyonları üç tip ışına bölebileceğini buldular. Işınlara maddeye nüfuz etme kabiliyetleri artan sırayla alfa, beta ve gama adları verildi. Alfa bozunması, berilyum-8 (iki alfa parçacığına bozunan) haricinde, atom numarası 52 (tellür) ve daha büyük olan ağır elementlerde gözlenir. Diğer iki tür bozunma tüm elementlerde görülür. Atom numarası 82 olan kurşun, radyoaktif bozunmaya karşı kararlı (ölçüm sınırına kadar) izotoplara sahip en ağır elementtir. Radyoaktif bozunma, atom numarası 83 (bizmut) veya daha büyük olan tüm elementlerin tüm izotoplarında görülür. Bununla birlikte, Bismuth-209, evrenin yaşından daha büyük bir yarılanma ömrü ile çok az radyoaktiftir; Son derece uzun yarı ömre sahip radyoizotoplar, pratik amaçlar için etkili bir şekilde kararlı kabul edilir.

Bozunma ürünlerinin doğası analiz edilirken, alfa parçacıklarının pozitif yük taşıdığı, beta parçacıklarının negatif yük taşıdığı ve gama ışınlarının nötr olduğu, dış manyetik ve elektrik alanların radyasyonlara uyguladığı elektromanyetik kuvvetlerin yönünden açıktı. Sapmanın büyüklüğünden, alfa parçacıklarının beta parçacıklarından çok daha büyük olduğu açıktı. Alfa parçacıklarını çok ince bir cam pencereden geçirmek ve onları bir deşarj tüpüne hapsederek, araştırmacıların yakalanan parçacıkların emisyon spektrumunu incelemelerine olanak sağladı ve sonuçta alfa parçacıklarının helyum çekirdeği olduğunu kanıtladı. Diğer deneyler, bozunma ve katot ışınlarından kaynaklanan beta radyasyonunun yüksek hızlı elektronlar olduğunu gösterdi. Benzer şekilde, gama radyasyonu ve X ışınlarının yüksek enerjili elektromanyetik radyasyon olduğu bulundu.

Bozulma türleri arasındaki ilişki de incelenmeye başlandı: Örneğin, gama bozunmasının hemen hemen her zaman diğer bozunma türleri ile ilişkili olduğu bulundu ve hemen hemen aynı zamanda veya daha sonra meydana geldi. Kendi yarı ömrü (şimdi izomerik geçiş olarak adlandırılır) ile ayrı bir fenomen olarak gama bozunmasının, doğal radyoaktivitede, diğer bozunma türlerinden yaratılan uyarılmış yarı kararlı nükleer izomerlerin gama bozunmasının bir sonucu olduğu bulundu.

Alfa, beta ve gama radyasyonları en yaygın olarak bulunmasına rağmen, sonunda diğer emisyon türleri keşfedildi. Kozmik ışın ürünlerinde pozitronun keşfedilmesinden kısa bir süre sonra, klasik beta bozunumunda işleyen aynı sürecin nötrinolarla birlikte pozitronlar (pozitron emisyonu) da üretebileceği (klasik beta bozunması antinötrinolar üretir) fark edildi. Elektron yakalama adı verilen daha yaygın bir benzer süreçte, bazı proton açısından zengin çekirdeklerin, pozitron yaymak yerine kendi atomik elektronlarını yakaladıkları bulundu ve daha sonra bu çekirdeklerin, uyarılmış çekirdekten yalnızca bir nötrino ve bir gama ışını yaydığı bulundu (ve genellikle de Auger elektronlar ve karakteristik X-ışınları, elektronların yakalanan eksik elektronun yerini dolduracak şekilde yeniden düzenlenmesinin bir sonucu olarak). Bu tür bozunma elektronların nükleer yakalanmasını veya elektron veya pozitron emisyonunu içerir ve bu nedenle bir çekirdeği, belirli bir toplam nükleon sayısı için en az enerjiye sahip olan nötronların protonlara oranına doğru hareket ettirme görevi görür. Bu sonuç olarak daha kararlı (daha düşük enerjili) bir çekirdek üretir.

(Antimadde atomlarında elektron yakalamaya benzer teorik bir pozitron yakalama süreci mümkündür, ancak antiheliumun ötesindeki karmaşık antimadde atomları deneysel olarak mevcut olmadığından gözlemlenmemiştir. Böyle bir bozulma, elektron yakalama ile bozunmaya uğraması için normal maddenin bilinen en hafif izotopu olan berilyum-7 kadar karmaşık antimadde atomları gerektirecektir.)

1932'de nötronun keşfinden kısa bir süre sonra Enrico Fermi, bazı nadir beta bozunma reaksiyonlarının hemen bir bozunma partikülü (nötron emisyonu) olarak nötronlar verdiğini fark etti. İzole edilmiş proton emisyonu nihayetinde bazı elementlerde gözlemlendi. Ayrıca, bazı ağır elementlerin, bileşimleri farklı olan ürünlere kendiliğinden bölünebileceği de bulundu. Küme bozunması adı verilen bir olayda, alfa parçacıkları (helyum çekirdekleri) dışındaki belirli nötron ve proton kombinasyonlarının atomlardan kendiliğinden yayıldığı bulundu.

Diğer radyoaktif bozunma türlerinin daha önce görülen parçacıkları, ancak farklı mekanizmalar yoluyla yaydığı bulundu. Bir örnek, bir ilk elektron emisyonu ile sonuçlanan iç dönüşümdür ve daha sonra, dahili dönüşüm süreci ne beta ne de gama bozunması içermese de, genellikle daha fazla karakteristik X-ışınları ve Auger elektron emisyonlarıdır. Bir nötrino yayılmaz ve yayılan elektron(lar) ve foton(lar) ın hiçbiri çekirdekten kaynaklanmaz, hepsini yayan enerji oradan kaynaklansa bile. İzomerik geçiş gama bozunması ve nötron emisyonu gibi iç dönüşüm bozunması, enerjinin bir elementin diğerine dönüşümü olmadan uyarılmış bir çekirdek tarafından salınmasını içerir.

Eşzamanlı olarak gerçekleşen iki beta bozunma tipi olayın bir kombinasyonunu içeren nadir olaylar bilinmektedir (aşağıya bakınız). Enerjinin korunumu veya momentum kanunlarını (ve belki diğer partikül koruma kanunlarını) ihlal etmeyen herhangi bir bozulma sürecinin, hepsi tespit edilmemiş olmasına rağmen olmasına izin verilir. Son bölümde tartışılan ilginç bir örnek, renyum-187'nin bağlı durum beta bozunmasıdır. Bu süreçte, ana çekirdek çekirdeğin beta elektron bozunmasına, beta elektron emisyonu eşlik etmez, çünkü beta parçacığı, yayan atomun K-kabuğuna yakalanmıştır. Tüm negatif beta bozunmalarında olduğu gibi bir antinötrino yayılır.

Radyonüklidler bir dizi farklı reaksiyona girebilir. Bunlar aşağıdaki tabloda özetlenmiştir. Kütle numarası A ve atom numarası Z olan bir çekirdek (A, Z) olarak temsil edilir. "yavru çekirdek" sütunu, yeni çekirdek ile orijinal çekirdek arasındaki farkı belirtir. Bu nedenle, (A - 1, Z), kütle numarasının öncekinden bir eksik olduğu, ancak atom numarasının öncekiyle aynı olduğu anlamına gelir.

Enerji koşulları uygunsa, belirli bir radyonüklid, bazı atomlar bir yoldan, diğerleri ise bir başka yoldan bozunarak, birçok rakip bozunma türüne maruz kalabilir. Bir örnek, yaklaşık 12,7 saatlik bir yarı ömürle bozunan 29 proton ve 35 nötron içeren bakır-64'dür. Bu izotopun bir eşleşmemiş protonu ve bir eşleşmemiş nötron vardır, bu nedenle proton veya nötron, zıt izospine sahip diğer parçacığa bozunabilir. Bu özel nükleitin (bu durumda tüm çekirdekler olmasa da), elektron emisyonu (%39) yoluyla olduğu gibi, pozitron emisyonu (%18) veya elektron yakalama (%43) yoluyla neredeyse eşit derecede bozunması muhtemeldir. Bir temel enerji durumunda sona ermeyen bu bozulmalardan kaynaklanan uyarılmış enerji durumları, aynı zamanda zamanın neredeyse %0,5'inde daha sonra iç dönüşüm ve gama bozunması üretir.

Ağır çekirdeklerde daha yaygın olanı, alfa ve beta bozunması arasındaki rekabettir. Yavru çekirdekler daha sonra normal olarak sırasıyla beta veya alfa yoluyla bozunarak aynı yerde sona erecektir.

Radyoaktif bozunma, salınan enerji (parçalanma enerjisi) bir şekilde kaçtıktan sonra, toplam durgun kütlenin azalmasına neden olur. Bozunma enerjisi bazen ana çekirdek ürünlerinin kütlesi ile bozunma ürünlerinin kütlesi arasındaki farkla ilişkili olarak tanımlansa da, bu sadece ürün sisteminden bir miktar enerjinin çıkarıldığı durgun kütle ölçümleri için geçerlidir. Bu doğrudur çünkü çürüme enerjisi, nerede görünürse görünsün (özel görelilikteki kütleye bakınız) E = mc2 formülüne göre her zaman kütle taşımalıdır. Bozunma enerjisi başlangıçta, yayılan fotonların enerjisi artı büyük miktarda yayılan parçacıkların (yani, durgun kütleye sahip parçacıkların) kinetik enerjisi olarak açığa çıkar. Bu parçacıklar çevreleriyle termal dengeye gelirse ve fotonlar emilirse, bozunma enerjisi, kütlesini koruyan termal enerjiye dönüştürülür.

Bu nedenle bozunma enerjisi, bozunma enerjisi bozunma parçacıkları arasında dağılmış olsa bile, bozunma sırasında değişmeyen, değişmez kütle adı verilen bozunma sisteminin belirli bir kütle ölçüsü ile ilişkili kalır. Fotonların enerjisi, yayılan parçacıkların kinetik enerjisi ve daha sonra çevreleyen maddenin termal enerjisi, sistemin değişmez kütlesine katkıda bulunur. Böylece, parçacıkların durgun kütlelerinin toplamı radyoaktif bozunmada korunmazken, sistem kütlesi ve sistem değişmez kütlesi (ve ayrıca sistemin toplam enerjisi) herhangi bir bozulma süreci boyunca korunur. Bu, enerjinin korunumu ve kütlenin korunumu eşdeğer yasalarının yeniden ifade edilmesidir.