Was ist Radioaktivität? Was ist Strahlung?

Instabile Atomkerne zersetzen sich spontan und bilden Kerne mit höherer Stabilität. Der Abbauprozess wird Radioaktivität genannt. Die Energie und Partikel, die während des Zersetzungsprozesses freigesetzt werden, nennt man Strahlung. Wenn sich instabile Kerne in der Natur zersetzen, spricht man von natürlicher Radioaktivität. Wenn die instabilen Kerne im Labor präpariert werden, spricht man von induzierter Radioaktivität.

Es gibt drei Hauptarten natürlicher Radioaktivität:

Alpha-Strahlung

Alphastrahlung besteht aus einem Strom positiv geladener Teilchen, den sogenannten Alphapartikeln, die eine Atommasse von 4 und eine Ladung von +2 (einem Heliumkern) haben. Wenn ein Alpha-Teilchen aus einem Kern ausgestoßen wird, nimmt die Massenzahl des Kerns um vier Einheiten und die Ordnungszahl um zwei Einheiten ab. Beispielsweise:

²³⁸₉₂U → ⁴₂Er + ²³⁴₉₀Th

Der Heliumkern ist das Alpha-Teilchen.

Beta-Strahlung

Beta-Strahlung ist ein Elektronenstrom, der als Beta-Teilchen bezeichnet wird. Wenn ein Betateilchen ausgestoßen wird, wird ein Neutron im Kern in ein Proton umgewandelt, sodass die Massenzahl des Kerns unverändert bleibt, die Ordnungszahl jedoch um eine Einheit zunimmt. Beispielsweise:

²³⁴₉₀ → ⁰_-1e + ²³⁴₉₁Pa

Das Elektron ist das Beta-Teilchen.

Gammastrahlung

Gammastrahlen sind energiereiche Photonen mit einer sehr kurzen Wellenlänge (0,0005 bis 0,1 nm). Die Emission von Gammastrahlung resultiert aus einer Energieänderung innerhalb des Atomkerns. Die Gamma-Emission ändert weder die Ordnungszahl noch die Atommasse. Alpha- und Beta-Emissionen gehen oft mit Gamma-Emissionen einher, da ein angeregter Kern in einen niedrigeren und stabileren Energiezustand abfällt.

Die induzierte Radioaktivität wird auch von Alpha-, Beta- und Gammastrahlung begleitet. Radioaktive Isotope werden im Labor unter Verwendung von Beschussreaktionen hergestellt, um einen stabilen Kern in einen radioaktiven Kern umzuwandeln. Positronenemission (ein Teilchen mit der gleichen Masse wie ein Elektron, aber einer Ladung von +1 anstelle von -1) wird in der natürlichen Radioaktivität nicht beobachtet, ist jedoch eine häufige Art des Zerfalls in der induzierten Radioaktivität. Durch Beschussreaktionen können sehr schwere Elemente erzeugt werden, darunter viele, die in der Natur nicht vorkommen.