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究竟是什麼讓衰變鏈走向穩定？科學家們揭開了哪些秘密？
在核科學中，衰變鏈是指某些不穩定化學元素的核經歷的一系列可預測的放射性衰變。這些放射性同位素通常不直接衰變為穩定同位素，而是先衰變為另一種放射性同位素，接著再進一步衰變。這一連串的衰變鏈最終會到達一個穩定的同位素，這些穩定同位素的核不再擁有多餘的能量來產生輻射。這樣的穩定同位素被認為已經達到了其基態。
例如，元素92（鈾）的一種同位素236U會衰變成元素90（鈦）的同位素232Th。
每一衰變鏈的階段通常都是根據其與前後階段之間的關係進行標識的。因此，進行衰變以形成女兒同位素的同位素被稱為“母同位素”。母同位素衰變的速度是無法精確預測的，並且差異很大。對於每一個單獨的核來說，這一過程是沒有可決定原因的，因此時間是完全隨機的。唯一能做出的預測是統計性的，表達為一種平均衰變速率。
衰變的速率可以表示為> e
−λt，其中λ是特定同位素的衰變常數。
根據這一理解，每種放射性材料的重要性在於其“半衰期”。這個概念指的是一段時間內一組放射性原子降至一半所需的時間，並且與同位素的衰變常數λ反比。半衰期在實驗室中已對許多放射性核素進行確定，其範圍從幾乎瞬時（例如氫-5的衰變時間比光子穿過其核的時間還要短）到某些長於宇宙年齡的同位素（例如，碲-128的半衰期約為2.2×1024年）。
一旦衰變鏈進行到某一狀態且某些女兒產物達到穩定的（即非放射性的）結束時，該鏈被稱為平衡。
在衰變鏈達到平衡的樣本中，放射性產生一個穩定且逐漸減少的數量，而組成該鏈的同位素則逐步完成衰變鏈的過程。對於一個同位素豐富的樣本（即放射性同位素的存在量超過了衰變鏈所能引起的存在量），則被認為是失去平衡。這種不平衡的結果是，樣本中的放射性可能會偶爾增加，特別是當更強放射性的女兒產品積累時。無論是豐富的還是貧瘠的鈾均是這一現象的實例。
衰變鏈的歷史
化學元素的形成可分為兩個階段。第一次產生發生在大爆炸後不久，這一階段在宇宙的前10秒到前20分鐘內，由輕元素的最初凝聚產生了四種最輕的元素。這一最初產出的絕大多數是三種輕氫的同位素：氫-1、氘和氚，以及九種氦的同位素之一：氦-3和氦-4。微量的鋰-7和鈹-7也可能伴隨產生。
所有較重的元素從大約一億年後開始形成，在第一顆恆星出生時開始了第二次核合成階段。這些核燃燒中產生的大量元素，都是重於氦的，通過在恆星核心發生的中子捕獲過程而形成的。超新星爆炸的極端條件能夠產生氧元素至鎳（即原子序數8至28）之間的元素，而包括所有高於鉛（82）原子序數的元素的重金屬，似乎依賴於在中子星合併中釋放的大量自由中子運作的r-過程核合成。地球上今存的化學元素大多數是在我們地球的形成階段這一過程中形成的，大約是在45億年前。
除了宇宙或恆星核合成和衰變鏈之外，產生化學元素的唯一途徑還包括原子武器、核反應堆或用粒子加速器逐一組裝原子核。
不穩定同位素以一定的比率衰變為其女兒產品，經過一系列衰變後會達到一種穩定的同位素，宇宙中目前已知有251種穩定同位素。在穩定同位素中，輕元素通常擁有較低的中子與質子比，而較重的元素則具有較高的比例。舉例來說，氦-4擁有接近1:1的中子與質子比，而鈾的比率幾乎為1.5的中子與質子比（如鈾-238的比率為1.587）。
每一種同位素的衰變皆是朝著穩定化的方向前進，為何會有這樣的現象？究竟是什麼讓這些衰變的鏈條最終都能走向穩定的結束？
