103 30 Die Bausteine des Universums Radioaktive Zerfälle sind sehr unterschiedlich, haben aber drei Gemeinsamkeiten: 1) Es fliegt Strahlung aus dem Kern raus. 2) Diese Strahlung transportiert Energie ab und verringert die Energie des Kerns. 3) Der Zerfall tritt spontan auf, also ohne Einfluss von außen. Sehen wir uns die drei Strahlungsarten genauer an. Bei der α-Strahlung fliegt ein Heliumkern weg, der aus zwei Protonen und zwei Neutronen besteht (B 30.19). Dadurch verändert sich das Element, weil sich die Anzahl der Kernbausteine verringert. Zum Beispiel wird aus Uran-238 das Element Thorium-234, oder genauer: 92 238 U 1 90 234 Th + 2 4 He. Bei der β-Strahlung gibt es zwei Möglichkeiten. β–-Strahlen sind Elektronen aus dem Kern, wenn sich dort ein Neutron in ein Proton umwandelt. Thorium-234 aus B 30.19 zum Beispiel zerfällt munter weiter, und zwar zu Protactinium-234: 90 234 Th1 91 234 Pa + e − (B 30.20). Die zweite Möglichkeit ist der β+-Zerfall. Dabei wandelt sich ein Proton in ein Neutron um, wodurch ein sogenanntes Positron aus dem Kern fliegt. Das Positron ist das Antiteilchen des Elektrons, also ein Anti-Elektron. Antiteilchen haben generell völlig gleiche Eigenschaften wie normale Teilchen, allerdings eine umgekehrte Ladung ( A 9 ). Ein Positron ist also der positiv geladene Zwilling eines Elektrons. Antimaterie lebt nicht lang! Wenn sie auf Materie trifft, zerstrahlt sie zu einer elektromagnetischen Welle und es bleibt nichts mehr über, was man angreifen kann. Bei der Zerstrahlung wird Energie freigesetzt. Deshalb spielt Antimaterie in Science-Fiction-Filmen eine große Rolle (B 30.21). Th 234 90 U 238 92 He 4 2 B 30.19 α-Strahlung am Beispiel von U-238 ePa 234 91 Th 234 90 B 30.20 β-Strahlung am Beispiel von Th-234 B 30.21 Im Star-Trek-Universum wird beim Warp-Antrieb Antimaterie verwendet. Rein theoretisch kann das sogar funktionieren – momentan ist es aber reine Science Fiction. α- und β-Strahlung gehören zur Teilchenstrahlung (B 28.6, S. 79). Bei der γ-Strahlung handelt es sich aber um elektromagnetische Wellen. Es gibt dabei keine Kernumwandlung, es ändert sich durch die Strahlung also das Element nicht. Es wird nur überschüssige Energie abgegeben. Cobalt-60 sendet zum Beispiel zuerst β–-Strahlung aus und das dabei entstehende Nickel-60 gibt dann noch zweimal hintereinander Energie in Form von γ-Strahlung ab (B 30.22), ohne sich dabei zu verändern. B 30.22 γ-Strahlung am Beispiel von Ni-60 Man spricht in Zusammenhang mit Radioaktivität von α-, β- und γ-Strahlung und, auf den Kern bezogen, von α-, β- und γ-Zerfall. Die Begriffe entstanden kurz nach 1900, als man die Details noch nicht genau kannte. Aus heutiger Sicht ist der Begriff γ-Zerfall problematisch und ungünstig, weil im Gegensatz zu den beiden anderen Strahlungsarten der Kern hier gar nicht zerfällt, also die Anzahl der Neutronen und Protonen im Kern unverändert bleibt. Und wenn wir schon bei falschen Begriffen sind: Der häufig verwendete Begriff „radioaktive Strahlung“ ist ebenfalls falsch. Radioaktiv bedeutet strahlungsaktiv. Radioaktive Kerne sind strahlungsaktive Kerne. „Radioaktive Strahlung“ wäre dann aber strahlungsaktive Strahlung, und das ist natürlich Quatsch. Statt von radioaktiver Strahlung sollte man von besser von Strahlung durch Radioaktivität sprechen. � � eNi 60 28 60 27Co Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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