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Radioaktivität


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Unter Radioaktivität versteht man die spontane Umwandlung instabiler unter Energieabgabe. Die freiwerdende Energie wird in ionisierender Strahlung abgegeben. Bei der Kernumwandlung kann sich Kernladungszahl (Ordnungszahl) ändern (Umwandlung in ein anderes chemisches Element ) oder nur die Massenzahl (Umwandlung in ein anderes Isotop des selben Elements). Daneben gibt es bei denen sich nur der Anregungszustand des ändert (Übergang zwischen verschiedenen Isomeren des selben Isotops).

Im Einzelnen lassen sich folgende Zerfallsarten

  • <math>\alpha</math>-Zerfall : Beim <math>\alpha</math>-Zerfall wird die freiwerdende Energie Form von Heliumkernen emittiert. Bei diesem Übergang sich die Nukleonenzahl des Kerns um vier die Kernladungszahl um zwei
  • <math>\beta^-</math>-Zerfall : Beim <math>\beta^-</math>-Zerfall wird ein Neutron des Kerns in ein Proton umgewandelt und ein hochenergetisches Elektron sowie ein Elektron- Antineutrino emittiert. Die Nukleonenzahl des Kerns ändert dabei nicht seine Ordnungszahl erhöht sich um
  • <math>\beta^+</math>-Zerfall: Beim <math>\beta^+</math>-Zerfall wird ein Proton des Kerns in ein Neutron umgewandelt und ein hochenergetischen Positron sowie ein Elektron- Neutrino emittiert. Die Nukleonenzahl des Kerns ändert dabei nicht seine Ordnungszahl verringert sich um Der <math>\beta^+</math>-Zerfall ist eine Variante des Betazerfalls
  • Elektroneneinfang : Bei diesem Übergang wird ein Hüllenelektron und ein Proton des Kerns in ein umgewandelt sowie ein Elektron-Neutrino emittiert. Bei diesem ist der Kern den selben Änderungen unterworfen beim <math>\beta^+</math>-Zerfall die Nukleonenzahl bleibt unverändert die verringert sich um eins. Der Elektroneneinfang kokurriert mit dem <math>\beta^+</math>-Zerfall und wird auch als Variante des Betazerfalls angesehen. Da das eingefangene meist aus der innersten Elektronenschale stammt wird dieser ein Platz frei und Elektronen aus äußeren Schalen rücken nach wobei charakteristische Röntgenstrahlung emittiert wird.
  • <math>\gamma</math>-Zerfall: Der Atomkern kann nicht nur im sondern auch in energetisch angeregten Zuständen voliegen. unterschiedlichen Anregungszustände des selben Isotops nennt man Der Übergang in energetisch niedrigere Isomere kann Emission elektromagnetischer Strahlung erfolgen und wird als bezeichnet.
  • Innere Konversion: Die freiwerdende Energie beim Übergang Atomkerns in ein energetisch niedrigeres Isomer kann an ein Elektron der Atomhülle abgegeben werden. sind im Gegensatz zu <math>\beta</math>-Teilchen monoenergetisch.
  • Spontane Kernspaltung : Die spontane Kernspaltung ist ein weiterer Umwandlungsprozess der bei instabilen Kernen auftritt.
  • Spontane Nukleonenemission: Instabile Kerne können sich auch direkte Emission einzelner Neutronen oder Protonen in günstigere Kerne umwandeln.
  • Clusterzerfall: Statt einzelner Nukleonen oder Heliumkerne werden sehr seltenen Fällen auch ganze Atomkerne anderer emittiert.

Inhaltsverzeichnis

Einheiten

SI alt
Aktivität Becquerel Curie
Dosis Gray Rad
Äquivalentdosis Sievert Rem
Becquerel Bq
Einheit radioaktiver Aktivität (Zerfallsereignisse je sec). Das Becquerel löst die alte Einheit Curie Umrechnung: 1 Ci = 3.7E10 Zerfallsereignisse pro = 37 Milliarden Bq; 1 Bq = 7 E-11 Ci
Curie Ci
Alte Einheit radioaktiver Aktivität abgelöst durch Becquerel (s.d.). 1 Ci = 37 GBq = 3.7 Bq
Gray Gy
( SI -Einheit der Energiedosis ). Das Gray löst die alte Bezeichnung "Rad" dose") ab. Es gibt an wieviel Energie einem kg Körpermasse aufgenommen wird. 1 Rad 0 01 Gray; 1 Gray = 100
Rad
radiation absorbed dose ; alte Einheit der Energiedosis abgelöst durch (Gy)
Rem
roentgen-equivalent men ; alte Einheit der Personendosis abgelöst durch (Sv)
Röntgen
alte Einheit der Ionendosis
Sievert Sv
Einheit der Äquivalentdosis ; löst die alte Bezeichnung "Rem" ("roentgen-equivalent-men") Die Äquivalentdosis ergibt sich durch Multiplikation der (Gray) mit einem biologischen Qualitätsfaktor . Für beta- und gamma-Strahlung ist dieser 1 d.h. Sv = Gy. Für <math>\alpha</math>-Strahlung er 20 was die erhöhte Wechselwirkung beim von Gewebe berücksichtigt.

Entdeckung

Die Radioaktivität (Becquerel-Strahlung) des Uran wurde 1896 von Henri Becquerel an Hand der Schwärzung in Papier fotografischer Platten entdeckt. An der weiteren Aufklärung Natur radioaktiver Strahlung wesentlich beteiligte Personen waren Maria Curie Pierre Curie und Ernest Rutherford .

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