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Radioaktivität

COPYRIGHT TEXT & BILDER: Michael Bockhorst

Freisetzung von energiereichen Teilchen und Strahlungsquanten wie zum Beispiel Alphateilchen, Betateilchen, Neutronen oder Röntgen- bzw. Gammaquanten. Im ursprünglichen Sinn sind dies die drei bei der natürlichen Radioaktivität beobachtbaren Arten von Radioaktivität:

Arten von Radioaktivität

  • Alpha-Strahlung: Ein Atomkern zerfällt in einen Tochterkern und das Alpha-Teilchen, einen Heliumkern.
    Dabei wird der ursprüngliche Kern um zwei Protonen und zwei Neutronen ,,erleichtert`` und entspricht somit einem anderen Element.
  • Beta-Strahlung: Der ursprünglich vorhandene Atomkern zerfällt in den Tochterkern und ein Elektron oder Positron, welches den Namen Beta-Teilchen trägt.
    Wird eine Elektron freigesetzt, ist im Kern ein Neutron in ein Proton umgewandelt worden, der Tochterkern gehört also dann zu einem Element mit einer um 1 höheren Ordnungszahl.
    Wird ein Positron freigesetzt, ist die Ordnungszahl im Tochterkern um 1 erniedrigt worden.
    Weiterhin wird noch ein Antineutrino bzw. ein Neutrino freigesetzt, welches allerdings mit so geringer Wahrscheinlichkeit mit Materie wechselwirkt, daß es praktisch nicht beobachtet werden kann, also auch keine Rolle für die Auswirkungen der Strahlung auf einen Organismus spielt.
  • Röntgen/Gamma-Strahlung: Diese tritt auf, wenn ein angeregter Kern wieder in seinen Grundzustand oder zumindest einen anderen, energetisch günstigeren Zustand zurückkehrt. Sie begleitet praktisch immer die beiden anderen Strahlungsarten Alpha- und Gamma-Strahlung.
    Bei der Aussendung eines Gamma-Quants ändert sich die Zusammensetzung des Kerns nicht.

Die beobachteten Arten der Radioaktivität sind für natürlich vorkommende wie künstlich erzeugte Isotope die gleichen, einzig die Energien der ausgesendeten Teilchen sind für jedes Isotop unterschiedlich aber auch eindeutig -- die Messung dieser Energie identifiziert ein Isotop eindeutig.

Außerdem rechnet man zur Radioaktivität in technischen Anlagen freigesetzte schnelle bzw. wirksame Teilchen. In einem Kernreaktor werden beispielsweise Neutronen erzeugt, die in Materie Kernreaktionen erzeugen können.

Wirkungen der Radioaktivität

Alphateilchen, Betateilchen und Gammaquanten können entlang ihres Pfades durch Material Atome dieses Materials ionisieren. Ionisieren bedeutet, daß Elektronen von Atomen oder Molekülen entfernt oder zugefügt werden. Bildhaft gesprochen schlagen energiereiche Teilchen Elektronen aus Atomen oder Molekülen heraus, erzeugen so Ionen.

Bei den Alphateilchen ist die Wirkung besonders hoch, da sie doppelt geladen sind, sie ,,zupfen`` regelrecht an den Elektronen des Materials und reißen sie aus den Atomen und Molekülen heraus; zudem sind sie bei den typischen Energien, die sie bei dem Zerfall als kinetische Energie erhalten, aufgrund ihrer Masse sehr langsam und können daher viel effizienter ,,zupfen``. Dadurch können chemische Veränderungen im Material auftreten, die auch nachhaltig physikalische Eigenschaften wie die Zugfestigkeit beeinflussen.

In Organismen kann eine kleine chemische Veränderung katastrophale Folgen haben: Wenn das Erbgut - genauer die Moleküle, die die Daten des Erbgutes speichern - chemisch auf eine Weise verändert werden, daß der Organismus dies nicht erkennt, wachsen ,,falsche`` Zellen im Körper, sogenannte Krebszellen. Ist eine Keimzelle betroffen, werden die veränderten Informationen unter Umständen an die nachfolgende Generation übergeben, dort eventuell zu Mißbildungen führend.

In den meißten Fällen kann der Körper jedoch die Schäden am Erbgut regelrecht reparieren: Sogenannte Reparaturenzyme kontrollieren die in dem Erbgut gespeicherten Informationen auf ihre Konsistenz, Inkonsitenzen werden beseitigt. Diese Mechanismen sind im Laufe der Evolution entwickelt worden, weil zum einen Radioaktivität ein natürliches Phänomen ist, zum anderen kann Erbgut auch durch chemische Reaktionen oder Wärme prinzipiell verändert werden.

Die verschiedenen Radioaktivitätssarten wirken sehr unterschiedlich auf Organismen, was durch den Qualitätsfaktor berücksichtigt wird. Will man einen Schaden an einem Organismus aufgrund der Dosis einer Strahlenart abschätzen, wird die Äquivalentdosis herangezogen.

Gemessen wird die Radioaktivität einer bestimmten Materialprobe als Aktivität.


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