原子是“物质的积木”。任何有质量和占有空间（通过体积）的东西都是由这些微小的单位组成的。你呼吸的空气、喝的水和你的身体本身都是如此。
同位素是原子研究中的一个重要概念。化学家、物理学家和地质学家用它们来理解我们的世界。但在我们解释什么是同位素或者为什么同位素如此重要之前，我们需要退一步，把原子作为一个整体来看待。
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我们的原子世界
你可能知道，原子有三个主要的组件-其中两个位于原子核内。原子核位于原子的中心，是一个紧密堆积的粒子团。其中一些粒子是带正电荷的质子。
有充分的证据表明，相反的电荷相互吸引。与此同时，同样带电的物体往往会相互排斥。所以这里有一个问题：两个或更多带正电荷的质子如何在同一个原子核中共存？它们不应该相互推开吗？
这就是中子的来源，中子是亚原子粒子和质子共用原子核的。但是中子不带电荷。中子是中性的，既不带正电也不带负电。这是一个重要的属性。由于中性，中子可以阻止质子相互冲出原子核。
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“基本的，我亲爱的华生”
围绕原子核运行的是电子，带负电荷的超轻粒子。电子有助于化学键-它们的运动可以产生一种叫做电. 质子同样重要。一方面，它们帮助科学家区分元素。
您可能已经注意到，在大多数版本的元素周期表，每个正方形的右上角都印有一个小数字。这个数字被称为原子序数。它告诉读者给定元素的原子核中有多少质子。例如，氧的原子序数是8。宇宙中的每个氧原子都有一个原子核，原子核上正好有八个质子；不多也不少。
没有这种非常特殊的粒子排列，氧就不是氧。每个元素的原子序数——包括氧的原子序数——都是完全唯一的。这是一个决定性的特征。没有其他元素每个原子核有八个质子。通过计算质子，你可以识别出一个原子。正如氧原子总是有八个质子一样，氮原子总是有七个。就这么简单。
中子也不一样。一个氧原子的原子核保证含有八个质子（我们已经确定）。但是，它也可能包含以下内容：4到20个中子同位素是具有不同中子数的同一化学元素的变体。
现在，每个同位素都是根据它的质量数来命名的，质量数是一个原子中中子和质子的总数。例如，一种更为人所知的氧同位素叫做氧-18（O-18）。它有标准的8个质子加10个中子。
因此，O-18的质量数是-你猜对了-18。一种相关的同位素，氧-17（O-17），在原子核中少了一个中子。
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感觉不稳定
有些组合比其他组合更强。科学家将O-17和O-18归类为稳定同位素。在稳定同位素中，质子和中子施加的力相互保持在一起，永久保持细胞核完整。
另一方面，放射性同位素（也称为“放射性同位素”）中的核是不稳定的，并且会随着时间的推移而衰变。从长远来看，这些物质的质子-中子比从根本上说是不可持续的。没有人愿意处于这种困境。因此，放射性同位素将棚某些亚原子粒子（并释放能量）直到它们自己转变成漂亮、稳定的同位素。
O-18是稳定的，但氧-19（O-19）不是。后者将不可避免地崩溃-快！在内部26.88秒在其诞生之初，一个O-19的样品肯定会因衰变而失去一半的原子。
这意味着O-19的半衰期为26.88秒。半衰期是时间衰变需要50%的同位素样本。记住这个概念，我们将在下一节把它与古生物学联系起来。
但在我们讨论化石科学之前，有一个重要的观点需要阐明。与氧不同，有些元素没有有稳定同位素吗考虑铀。自然界中有三种重金属同位素，它们都是铀。放射性的最后，一块铀将变成一种完全不同的元素。
不要费心去实时观察过渡过程，这个过程非常复杂，非常慢速地
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约会（保持健康）
铀-238（U-238）是该元素最常见的同位素，其半衰期约为45亿年！逐渐地，它将变成稳定的铅-206（Pb-206）。同样，铀-235（U-235）——其半衰期为7.04亿年——转变为另一种稳定同位素铅-207（Pb-207）。
对地质学家来说，这是非常有用的信息。假设有人发现一块石头锆石晶体含有U-235和Pb-207的混合物。这两个原子的比例可以帮助科学家确定岩石的年龄。
方法如下：假设铅原子人数远远超过他们的铀对应物。在这种情况下，你知道你看到的是一块相当古老的岩石。毕竟，铀有足够的时间开始将自身转化为铅。另一方面，如果情况正好相反——铀原子更常见——那么岩石一定是年轻的一面。
我们刚才描述的技术叫做辐射定年. 这就是使用记录良好的文档的行为衰变率利用不稳定同位素估算岩石样品和地质构造的年龄。古生物学家利用这一策略来确定自某一特定化石沉积以来经过了多长时间。（尽管并非总是能够确定样本的日期直接地.)
你不需要是一个史前爱好者来欣赏同位素。医生使用一些放射性品种来监测血液流动，研究骨骼生长，甚至抗癌。放射性同位素也被用于让农民了解土壤质量.
这就对了。像中子的可变性这样看似抽象的东西影响着从癌症治疗到深层次奥秘的一切。科学是令人敬畏的。
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