Definition von Radioaktivität

Radioaktivität ist die spontane Emission von Strahlung in Form von Teilchen oder hochenergetischen Photonen, die aus einer Kernreaktion resultieren. Es ist auch als radioaktiver Zerfall, nuklearer Zerfall, nuklearer Zerfall oder radioaktiver Zerfall bekannt. Obwohl es viele Formen elektromagnetischer Strahlung gibt, werden sie nicht immer durch Radioaktivität erzeugt. Beispielsweise kann eine Glühbirne Strahlung in Form von Wärme und Licht emittieren, dies ist jedoch nicht der Fall radioaktiv. Eine Substanz, die instabile Atomkerne enthält, gilt als radioaktiv.

Radioaktiver Zerfall ist ein zufälliger oder stochastischer Prozess, der auf der Ebene einzelner Atome stattfindet. Während es unmöglich ist, genau vorherzusagen, wann ein einzelner instabiler Kern zerfallen wird, kann die Zerfallsrate einer Gruppe von Atomen auf der Grundlage von Zerfallskonstanten oder Halbwertszeiten vorhergesagt werden. EIN Halbwertzeit ist die Zeit, die die Hälfte der Stoffprobe benötigt, um radioaktiv zu zerfallen.

Wichtige Erkenntnisse: Definition der Radioaktivität

• Radioaktivität ist der Prozess, bei dem ein instabiler Atomkern durch die Emission von Strahlung Energie verliert.
• Während Radioaktivität zur Freisetzung von Strahlung führt, wird nicht die gesamte Strahlung von radioaktivem Material erzeugt.
• Die SI-Einheit der Radioaktivität ist das Becquerel (Bq). Andere Einheiten sind Curie, Grau und Sievert.
• Alpha, Beta und Gamma-Zerfall sind drei häufige Prozesse, bei denen radioaktive Materialien Energie verlieren.

Einheiten

Das Internationale Einheitensystem (SI) verwendet Becquerel (Bq) als Standardeinheit für Radioaktivität. Die Einheit ist nach dem Entdecker der Radioaktivität, dem französischen Wissenschaftler Henri Becquerel, benannt. Ein Becquerel ist definiert als ein Zerfall oder eine Auflösung pro Sekunde.

Der Curie (Ci) ist eine weitere übliche Einheit der Radioaktivität. Es ist definiert als 3,7 x 10¹⁰ Zerfälle pro Sekunde. Ein Curie entspricht 3,7 x 10¹⁰ bequerels.

Ionisierende Strahlung wird oft in Einheiten von Grau (Gy) oder Sievert (Sv) ausgedrückt. Ein Grau ist die Absorption von einem Joule Strahlungsenergie pro Kilogramm Masse. Ein Sievert ist die Strahlungsmenge, die mit einer 5,5% igen Veränderung des Krebses verbunden ist, die sich schließlich infolge der Exposition entwickelt.

Arten des radioaktiven Zerfalls

Die ersten drei Arten des radioaktiven Zerfalls, die entdeckt wurden, waren Alpha, Beta und Gamma-Zerfall. Diese Zerfallsarten wurden nach ihrer Fähigkeit benannt, in Materie einzudringen. Der Alpha-Zerfall durchdringt die kürzeste Entfernung, während der Gamma-Zerfall die größte Entfernung durchdringt. Schließlich wurden die Prozesse, die am Alpha, Beta und Gamma-Zerfall beteiligt sind, besser verstanden und zusätzliche Arten des Zerfalls entdeckt.

Zu den Zerfallsmodi gehören (A ist Atommasse oder Anzahl der Protonen plus Neutronen, Z ist Atomzahl oder Anzahl der Protonen):

• Alpha-Zerfall: Ein Alphateilchen (A = 4, Z = 2) wird aus dem Kern emittiert, was zu einem Tochterkern (A -4, Z - 2) führt..
• Protonenemission: Der Elternkern emittiert ein Proton, wodurch ein Tochterkern entsteht (A -1, Z - 1).
• Neutronenemission: Der Elternkern stößt ein Neutron aus und es entsteht ein Tochterkern (A - 1, Z).
• Spontane Spaltung: Ein instabiler Kern zerfällt in zwei oder mehr kleine Kerne.
• Beta minus (β^-) zerfallen: Ein Kern sendet ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino aus, um eine Tochter mit A, Z + 1 zu erhalten.
• Beta plus (β⁺) Zerfall: Ein Kern sendet ein Positron und ein Elektronenneutrino aus, um eine Tochter mit A, Z - 1 zu erhalten.
• Elektroneneinfang: Ein Kern fängt ein Elektron ein und gibt ein Neutrino ab, was zu einer Tochter führt, die instabil und aufgeregt ist.
• Isomerer Übergang (IT): Ein angeregter Kern setzt eine Gammastrahlung frei, die zu einer Tochter mit der gleichen Atommasse und Ordnungszahl (A, Z) führt.,

Gamma-Zerfall tritt typischerweise nach einer anderen Form des Zerfalls auf, beispielsweise nach einem Alpha-oder Beta-Zerfall. Wenn ein Kern in einem angeregten Zustand belassen wird, kann er ein Gammastrahlenphoton freisetzen, damit das Atom in einen niedrigeren und stabileren Energiezustand zurückkehrt.

Quellen

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