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Radioaktiver Zerfall


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Unter Radioaktivem Zerfall oder Radioaktivität versteht man den Übergang eines instabilen in einen Anderen wobei radioaktive Strahlung in Form von Alphastrahlung Betastrahlung Gammastrahlung Protonenstrahlung Neutronenstrahlung oder Röntgenstrahlung freigesetzt wird.

Unter radioaktiven Zerfall zusammen zu fassende sind:

Alphazerfall
Betazerfall
Elektroneneinfang (auch als K-Einfang bezeichnet)
Protonenemission
Neutronenemission
Spontane Spaltung
Doppelter Betazerfall (hypothetisch?)

Radioaktiver Zerfall ist kein deterministischer Prozess ; der Zerfallszeitpunkt ist absolut zufällig .

Allerdings ist für jedes Nuklid die Zerfallswahrscheinlichkeit ein fester Wert der die Halbwertszeit angegeben wird. Die Halbwertszeit ist der nach dem durchschnittlich die Hälfte der instabilen einer Menge zerfallen sind.

Die Halbwertszeit kann bei sehr instabilen nur Sekundenbruchteile aber auch 10 Mrd. Jahre Ein derartiges metastabiles Element ist z.B. Thorium . Je kürzer die Halbwertszeit desto größer Radioaktivität .

Zerfallsmodi

Im Atomkern wirken im Wesentlichen zwei Wechselwirkungen : Die Starke Wechselwirkung auch "Kernkräfte" genannt welche die Bindung Protonen und |Neutronen aneinander bewirkt und die Elektromagnetische Wechselwirkung welche eine gegenseitige Abstoßung der Protonen

Ist der Atomkern sehr schwer enthält viele Protonen und Neutronen kommt es zum α-Zerfall . Die Starke Wechselwirkung kann den Kern nicht mehr zusammen halten und er stößt Heliumkern ab bekannt als Alphastrahlung .

Wenn die elektrische Abstoßung der Protonen Starke Wechselwirkung überwiegt tritt normalerweise ein β(+)-Zerfall ein: ein Proton wandelt sich unter eines Positrons der β(+)-Strahlung und eines Elektronneutrinos in ein Neutron um.

Die Neutrinostrahlung ist sehr schwer nach weisen und für die Umwelt vollkommen bedeutungslos.

Eine andere Möglichkeit zur Umwandlung in Neutron besteht darin ein Elektron aus der Atomhülle in den Kern "zu ziehen" dem Elektroneneinfang . Dabei gibt das Elektron seine Energie Form der Röntgenstrahlung ab. Außerdem wird wie beim β(+)-Zerfall Elektronneutrino frei.

Außerdem kann der Atomkern auch ein als Protonenstrahlung abstoßen.

Wenn die Anzahl der Neutronen im zu hoch wird kommt die Schwache Wechselwirkung ins Spiel. Sie ist unter anderem die Instabiliät des isolierten Neutrons verantwortlich.

Hierbei wandelt sich ein Neutron in Proton um und stößt ein Antielektronneutrino und ein Elektron aus welches als β(-)-Strahlung beobachtet wird.

Besonders schwere Atomkerne können aber auch Neutronen direkt ausstoßen es entsteht Neutronenstrahlung .

Bei einigen Zerfallsprozessen geht der Atomkern man sagt in einen "angeregten Zustand" über. der Atomkern durch den Zerfall stabiler wird ein niedrigeres Energieniveau erreicht muss er die Energie los werden.

Zumindest einen Teil überträgt er bereits freigesetzten Teilchen. Den Rest gibt er gegebenenfalls hochenergetische elektromagnetische Welle der Gammastrahlung ab.

Nicht nur wann ein Zerfall geschieht auch die Art des Zerfalls ist u.U. Bismut-212 kann z.B. mit jeweils unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit drei verschiedenen Wegen zerfallen.

Es wurden Listen aller Nuklide angefertigt der man die genaue Art Anteile der möglichen Zerfälle und Halbwertszeiten jedes Nuklids entnehmen kann den Nuklidkarten .

Ein Atomkern ist dann stabil und nicht weiter von sich aus zerfallen wenn keinen radioaktiven Zerfall gibt der zu einem niedrigeren Zustand führt.

Beim Wasserstoff ist dieser Zustand das Proton als Atomkern bei Helium und Elementen müssen gleich viele Protonen als auch Neutronen Kern bilden und bei sehr großen Atomkernen immer mehr die Zahl der Neutronen.

Ab einer gewissen Zahl an Nukleonen werden alle Atomkerne instabil weil die sie nicht zusammen halten können.

Unter Einwirkung spezieller radioaktiver Strahlung können Atomkerne in andere Atomkerne umgewandelt werden die sind.

siehe auch: Zerfallsmodus



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