$30 \ years$ ના અર્ધ-આયુષ્ય ધરાવતા રેડિયોએક્ટિવ તત્વ $X$ નો $1 \, \mu g$ જથ્થો એક વધતા વૃક્ષ દ્વારા શોષાય છે. $100 \ years$ પછી વૃક્ષમાં બાકી રહેલ $X$ નો જથ્થો $n \times 10^{-1} \, \mu g$ છે. $n$ નું મૂલ્ય શોધો. $[Given : \ln 10 = 2.303 ; \log 2 = 0.30]$

કાર્બન-$14$ નો ઉપયોગ કાર્બનિક પદાર્થોની ઉંમર નક્કી કરવા માટે થાય છે. આ પ્રક્રિયા વાતાવરણના ઉપરના સ્તરમાં ન્યુટ્રોન કેપ્ચર દ્વારા $^{14}C$ ના નિર્માણ પર આધારિત છે.
${ }_{7}^{14}N + { }_{0}n^1 \rightarrow { }_{6}^{14}C + { }_{1}H^1$
$^{14}C$ પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન જીવંત સજીવો દ્વારા શોષાય છે. જીવંત સજીવોમાં $^{14}C$ નું પ્રમાણ અચળ રહે છે. એકવાર છોડ અથવા પ્રાણી મૃત્યુ પામે,પછી કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું શોષણ અટકી જાય છે અને મૃત શરીરમાં $^{14}C$ નું સ્તર તેના ક્ષયને કારણે ઘટે છે.
${ }_{6}^{14}C \rightarrow { }_{7}^{14}N + \beta^{-}$
$^{14}C$ નો અર્ધ-આયુષ્ય સમય $5770$ વર્ષ છે. ક્ષય અચળાંક $(\lambda)$ નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ગણી શકાય છે: $\lambda = \frac{0.693}{t_{1/2}}$.
મૃત પદાર્થની $\beta^{-}$ સક્રિયતાની સરખામણી હજુ પણ પરિભ્રમણમાં રહેલા કાર્બન સાથે કરવાથી પદાર્થના જીવંત ચક્રમાંથી અલગ થવાના સમયગાળાનું માપન શક્ય બને છે. જો કે,આ પદ્ધતિ $30,000$ વર્ષથી વધુ સમયગાળા માટે સચોટ રહેતી નથી. જીવંત પદાર્થમાં $^{14}C$ અને $^{12}C$ નું પ્રમાણ $1 : 10^{12}$ છે.
$1.$ નીચેનામાંથી કયો વિકલ્પ સાચો છે?
$(A)$ જીવંત સજીવોમાં,વાતાવરણમાંથી $^{14}C$ નું પરિભ્રમણ વધુ હોય છે તેથી સજીવમાં કાર્બનનું પ્રમાણ અચળ રહે છે.
$(B)$ કાર્બન ડેટિંગનો ઉપયોગ પૃથ્વીના પોપડા અને ખડકોની ઉંમર શોધવા માટે થઈ શકે છે.
$(C)$ કોસ્મિક રેડિયેશનને કારણે રેડિયોએક્ટિવ શોષણ એ રેડિયોએક્ટિવ ક્ષયના દર જેટલું જ હોય છે,તેથી જીવંત સજીવોમાં કાર્બનનું પ્રમાણ અચળ રહે છે.
$(D)$ મૃત શરીરમાં $^{14}C$ ની સાંદ્રતા નક્કી કરવા માટે કાર્બન ડેટિંગનો ઉપયોગ કરી શકાતો નથી.
$2.$ અશ્મિની ઉંમરના અર્થપૂર્ણ નિર્ધારણ માટે તેની ઉંમર કેટલી હોવી જોઈએ?
$(A)$ $6$ વર્ષ
$(B)$ $6000$ વર્ષ
$(C)$ $60,000$ વર્ષ
$(D)$ તેનો ઉપયોગ કોઈપણ ઉંમરની ગણતરી કરવા માટે થઈ શકે છે.
$3.$ એક પરમાણુ વિસ્ફોટ થયો છે જેના કારણે નજીકના વિસ્તારોમાં $^{14}C$ ની સાંદ્રતામાં વધારો થયો છે. નજીકના વિસ્તારોમાં $^{14}C$ ની સાંદ્રતા $C_1$ છે અને દૂરના વિસ્તારોમાં $C_2$ છે. જો અશ્મિની ઉંમર અનુક્રમે તે સ્થાનો પર $T_1$ અને $T_2$ નક્કી કરવામાં આવે,તો:
$(A)$ વિસ્ફોટ થયેલ જગ્યાએ અશ્મિની ઉંમર વધશે અને $T_1 - T_2 = \frac{1}{\lambda} \ln \frac{C_1}{C_2}$
$(B)$ વિસ્ફોટ થયેલ જગ્યાએ અશ્મિની ઉંમર ઘટશે અને $T_1 - T_2 = \frac{1}{\lambda} \ln \frac{C_1}{C_2}$
$(C)$ અશ્મિની ઉંમર સમાન નક્કી કરવામાં આવશે.
$(D)$ $\frac{T_1}{T_2} = \frac{C_1}{C_2}$

$_6C^{14}$ નો અર્ધ-આયુષ્ય સમય શોધો જો તેનો ક્ષય અચળાંક $k$ અથવા $\lambda$ $2.31 \times 10^{-4} \ yr^{-1}$ હોય.

એક રેડિયોએક્ટિવ પદાર્થ માટે વિઘટન અચળાંક $0.58 \, hr^{-1}$ છે. તેનો અર્ધ-આયુષ્ય સમય $........ \, hr$ છે.

$10 \ g$ રેડિયોએક્ટિવ પદાર્થ $15 \ \text{દિવસ}$ પછી ઘટીને $1.25 \ g$ થાય છે. તો તેનું $1 \ kg$ દળ $500 \ g$ થવા માટે કેટલા દિવસ લાગશે?

રેડિયોએક્ટિવ તત્વનું અર્ધ-આયુષ્ય નક્કી કરવા માટે,એક વિદ્યાર્થી $\ln|dN(t)/dt|$ વિરુદ્ધ $t$ નો આલેખ દોરે છે. અહીં $dN(t)/dt$ એ સમય $t$ પર રેડિયોએક્ટિવ ક્ષયનો દર છે. જો આ તત્વના રેડિયોએક્ટિવ ન્યુક્લિયસની સંખ્યા $4.16 \ \text{years}$ પછી $p$ ના અવયવ જેટલી ઘટે છે,તો $p$ નું મૂલ્ય શું છે?