Kernphysik und Radioaktivität

Atome bestehen aus Elektronen in der Atomhülle sowie Protonen und Neutronen im Atomkern. Für die Masse eines Atoms sind hauptsächlich die Neutronen und Protonen verantwortlich. Die verschiedenen Varianten eines Elements mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl nennen wir Isotope.

Isotope werden mit einer speziellen Schreibweise dargestellt: $^A_Z E$. Dabei steht A für die Massenzahl (Gesamtzahl der Protonen und Neutronen) und Z für die Kernladungszahl (Anzahl der Protonen). Ein Beispiel dafür ist Brom: $^{79}_{35}Br$. Es gilt immer: Kernladungszahl + Neutronenzahl = Massenzahl.

Beim Spontanzerfall instabiler Isotope entsteht radioaktive Strahlung. Es gibt drei Hauptarten: Die Alphastrahlung besteht aus Heliumkernen ($^4_2He$) und hat ein geringes Durchdringungsvermögen. Die Betastrahlung besteht aus Elektronen, die beim Zerfall eines Neutrons entstehen, und hat ein hundertfach höheres Durchdringungsvermögen als Alphastrahlung. Die Gammastrahlung ist eine elektromagnetische Strahlung mit sehr hohem Durchdringungsvermögen.

💡 Gut zu wissen: Alpha- und Betastrahlung werden in Magnetfeldern abgelenkt, weil sie elektrisch geladen sind. Gammastrahlung hingegen ist ungeladen und wird von Magnetfeldern nicht beeinflusst.

Beim Zerfall verändern sich die Atome: Bei Alphastrahlung verringert sich die Kernladungszahl um zwei und die Massenzahl um vier. Bei Betastrahlung erhöht sich die Ordnungszahl um eins. Gammastrahlung tritt oft gemeinsam mit Alpha- und Betastrahlung auf und besteht aus energiereichen Photonen.