Radioaktivität - Physik.

« Protonen und zwei Neutronen, zusammensetzt.

Sie tritt vor allem beim Zerfall natürlicher Radionuklide auf, wie z.

B.

beim Radium 226 zu Radon 222: 226Ra → 222Rn2- + 4He2+ + Energie 4,9 MeV) Beim α-Zerfall verringert sich die Ordnungszahl formal um vier und die Kernladungszahl formal um zwei Einheiten.

Die Energie von Alphastrahlung ist umso größer, je höher die Energie der freigesetzten α-Teilchen ist.

Sie liegt bei natürlichen Radionukliden zwischen vier und sechs Megaelektronenvolt; sie kann bei künstlichen Nukliden um das Hundertfache ansteigen.

Dagegen ist die Reichweite von Alphastrahlung mit wenigen Zentimetern, je nach durchdrungenem Medium (Luft,Metall etc.), als gering zu bezeichnen.

Schon eine 0,1 Millimeter dicke Aluminiumfolie oder ein Blatt Papier sind in der Lage, Alphastrahlung vollständig zurückzuhalten. 2.2 Betastrahlung BetazerfallBeim Betazerfall handelt es sich um verschiedene Arten des radioaktiven Zerfalls.

Allgemein unterscheidet man zwei Arten: den β--und den β+ -Zerfall.

Beim β--Zerfall (links im Bild) wandelt sich ein Neutron in ein Proton um, wobei ein Elektron und einAntielektronneutrino freigesetzt werden.

Der β--Zerfall tritt vor allem bei Atomkernen mit Neutronenüberschuss auf.

Dagegenwandelt sich beim β+-Zerfall (rechts im Bild) ein Proton in ein Neutron um, wobei ein Positron (Antielektron) und ein Elektronneutrinofrei werden.

Der β+-Zerfall lässt sich vor allem bei Atomkernen mit Protonenüberschuss beobachten.© Microsoft Corporation.

Alle Rechte vorbehalten. Bei der Beta- oder β-Strahlung handelt es sich um eine Teilchenstrahlung, die sich aus freigesetzten Elektronen ( β -) oder aus Positronen (β +) zusammensetzt.

β-Teilchen entstehen im Atomkern durch die Umwandlung eines Neutrons in ein Proton, ein Elektron (e -) bzw.

Positron (e +) und ein Elektron-Antineutrino (µ’ e) bzw.

Elektron-Neutrino (µe).

Negativ geladene Betastrahlung entsteht z.

B.

beim Zerfall von Blei 210 zu Bismut 210: 82Pb → 83Bi+ + 1e- + Energie Positiv geladene Betastrahlung wurde bislang nur beim Zerfall künstlicher Radionuklide beobachtet.

Ein Beispiel ist der Zerfall von Neon 19 zu Fluor 19: 10Ne → 9F + 1e+ + Energie Beim β-Zerfall bleibt die Ordnungszahl unverändert, während sich die Kernladungszahl formal um eine Einheit vergrößert bzw.

verringert.

Die Energie von Betastrahlung hängt von der Energie der frei werdendenβ-Teilchen ab und liegt für natürliche Radionuklide im Durchschnitt zwischen einem und drei Megaelektronenvolt.

Die Energie von künstlichen Betastrahlern kann bedeutendhöher ausfallen.

Im Gegensatz zur Alphastrahlung ist die Reichweite von Betastrahlung größer.

Sie kann bis zu einigen Metern betragen.

Betastrahlen können durch einigeMillimeter dicke Platten aus Blei oder Eisen abgehalten werden. 2.3 Gammastrahlung GammastrahlenGammastrahlung ist eine elektromagnetische Strahlung, die beim radioaktiven Zerfall von angeregten Kernzuständen auftritt, alsFolge vorangegangener Kernumwandlung.© Microsoft Corporation.

Alle Rechte vorbehalten. Bei der Gamma- oder g-Strahlung handelt es sich um eine elektromagnetische Strahlung, die aus Photonen oder Gammaquanten ( g) besteht und deren Wellenlänge kleiner ist als die der Röntgenstrahlung.

Gammastrahlung entsteht z.

B.

beim Übergang eines Atomkerns von einen energetisch angeregten Zustand in einen energieärmerenZustand und tritt häufig als Begleiterscheinung neben Alpha- und Betastrahlung auf.

Ein Beispiel wäre das Isotop Protactinium 234, dessen spontane Kernumwandlung mitder Emission von Gammaquanten stattfindet.

Bei der Emission von Gammaquanten bleiben Ordnungszahl und Kernladungszahl unverändert. Die Energie von Gammastrahlung beträgt im Durchschnitt ein bis zwei Megaelektronenvolt, die Reichweite ist um ein Vielfaches größer als die der Betastrahlung.Gammastrahlen können mehrere Zentimeter dicke Bleiplatten mühelos durchdringen. 2.4 Weitere Strahlungsarten Bei den meisten natürlichen Radionukliden (ab Kernladungszahl 84) treten die genannten drei Strahlungsarten entweder einzeln oder auch in kombinierter Form auf.

Einigekünstliche Radionuklide (u.

a.

ab Kernladungszahl 90) wandeln sich in seltenen Fällen auch unter Emission von Röntgen- oder Neutronenstrahlung um. Durch den so genannten Elektroneneinfang, bei dem der Atomkern ein Hüllenelektron (meist aus der K-Schale) einfängt, geht ein Proton des Kerns in ein Neutron über: p + + e- → n + µ e Der durch diesen „K-Einfang” entstandene Kern befindet sich in einem energetisch angeregten Zustand und setzt die überschüssige Energie in Form von Röntgenstrahlung frei.

Siehe auch Einfangprozesse Neutronen werden bei spontanen Kernspaltungen frei.

Diese Kernumwandlungen lassen sich vor allem bei den Atomkernen der schweren Elemente (ab Massenzahl 230)beobachten, wie z.

B.

die Umwandlung von Californium 252: 252Cf → 142Ba + 106Mo + 4 1nMitte der achtziger Jahre wurde eine einzigartige Zerfallsart entdeckt, bei der Radiumisotope mit den Massenzahlen 222, 223 und 224 statt der üblichen Alphateilchen Kerne des Kohlenstoffisotops 14C emittierten.

In äußerst seltenen Fällen ist auch die Emission von Protonen oder von größeren Bruchstücken (mit mehr als 40 Protonen) beobachtet worden.

Sie tritt mit geringer Wahrscheinlichkeit bei den Isotopen Thulium-147 und Lutetium-151 auf. 2.5 Halbwertszeit Der Zerfall mancher Stoffe, wie etwa Uran 238 und Thorium 232, scheint unendlich lange und ohne nachweisbare Verminderung der spezifischen Zerfallsrate (bezogen aufeine Masseneinheit eines bestimmten Isotops) vonstattenzugehen.

Andere radioaktive Substanzen zeigen einen drastischen Abfall ihrer spezifischen Zerfallsrate über die. »