Radioaktivität

Definition

Beim radioaktiven Zerfall wandeln sich instabile Atome unter Energieabgabe um. Die freiwerdende Energie wird "radioaktive Strahlung" genannt. Durch das Zerfallsgesetz ist der schrittweise Zerfall der Atomkerne, welche auch "Nuklide" genannt werden, genau definiert. Ein Atomkern kann dabei auf drei verschiedene Arten zerfallen (α-Strahlung, β-Strahlung und γ-Strahlung). Ein Atomkern gilt als stabil, wenn er durch einen weiteren Zerfall nicht auf ein energetisch günstigeres Energieniveau gelangen würde. Wird eine gewisse Massenzahl überschritten, werden alle Atome instabil.

Die Stärke der Radioaktivität wird mit der Einheit Becquerel (Bq) angegeben. Diese Einheit beschreibt den durchschnittlichen Zerfall pro Sekunde.

Strahlungs-Arten

1. α-Strahlung
Bei der α-Strahlung verlässt ein Helium-4-Kern (α-Teilchen) den Kern des Atoms. Das übrig gebliebene Atom verringert seine Anzahl an Protonen und Neutronen sowie seine Kernladungszahl um jeweils zwei. Diese Art der Strahlung ist durch ein Blatt Papier abschirmbar.

2. β-Strahlung
Es gibt verschiedene Arten des β-Zerfalls. Im Folgenden wird der β−-Zerfall beschrieben. Bei der β−-Strahlung wird ein Elektron aus dem Atomkern emittiert. Somit wandelt sich im Kern ein Neutron in ein Proton und ein Elektron um. Die Nukleonenzahl ändert sich dabei nicht, doch die Ordnungszahl erhöht sich um 1. Diese Art der Strahlung lässt sich durch ein Aluminiumblech abschirmen.

3. γ-Strahlung
Bei der γ-Strahlung wird elektromagnetische Strahlung abgegeben, indem ein energetisch angeregtes Atom in einen energetisch günstigeren Zustand übergeht. Somit ist diese Art der Strahlung genau genommen kein Zerfall, sondern eine Zustandsänderung des Atomkerns. Die Neutronen- und Protonenzahl des Atoms verändert sich dabei nicht. Die γ-Strahlung wird meistens direkt nach dem α- oder β-Zerfall emittiert. Zur Abschirmung sind dicke Beton- oder Bleischichten notwendig.

Halbwertszeit

Als Halbwertszeit wird der Zeitraum bezeichnet, nachdem durchschnittlich die Hälfte aller Atomkerne zerfallen sind. Je kürzer die Halbwertszeit, desto aktiver ist die Substanz. Die Halbwertszeit ist von Atom zu Atom unterschiedlich. Einige Atome haben eine Halbwertszeit von einigen Sekunden, während andere Atome eine Halbwertszeit von einigen Millionen oder sogar Milliarden von Jahren haben.