Strahlung Arten und Auswirkungen

Themen ● Alpha-Strahlung (α) ● Strahlung ● Zerfall ● Entdeckung ● Verwendung ● Beta-Strahlung (β) ● Entstehung ● Wechselwirkung mit Materie ● Anwendungen ● Forschungsgeschichte ● Gamma-Strahlung ● Allgemeines ● Entstehung ● Forschungsgeschichte ● Astronomie

Alpha-Strahlung ● hat eine Reichweite von nur wenigen cm ● hat eine sehr geringe Durchdringbarkeit ● → kann schon durch Papier eingedämmt werden ● besteht aus Heliumkernen ● hat eine Masse (pro Heliumkern) von 4,005 U ● magnetisch schwerer ablenkbar als ein Beta- Teilchen ● einfach positiv geladen

Zerfall ● Massenzahl des Atoms wird um „4“ verringert → Ordnungszahl wird um „2“ verringert ● Neues Element steht zwei Stellen vor Ausgangselement

Entdeckung ● erste nachgewiesene Form von Radioaktivität ● Entdeckung 1896 durch Antoine Henri Becquerel ● Marie Curie und Pierre Curie: Nachweis, dass Radium und Polonium ebenfalls Alphastrahler sind ● Alle drei erhielten 1903 den Nobelpreis für Physik ● Rutherford: weist 1908 die Identität der Alphateilchen als Heliumkerne nach

Verwendung ● Rauchmelder: messen die Leitfähigkeit der durch Alphastrahlen ionisierten Luft, da ^ Rauchpartikel die Leitfähigkeit herabsetzen ● Radionuklidbatterien ● In der Medizin NICHT genutzt (zu geringe Reichweite)

Beta-Strahlung ● Zerfall eines Neutron in ein Proton, Elektron und ein Antineutrino --> Elektron und Antineutrino verlassen den Kern ● Beta-Minus-Zerfall ● Alternative: Umwandlung eines Protons in ein Neutron, Positron und Neutrino --> Positron und Neutrino verlassen den Kern (seltener) ● Beta-Plus-Zerfall

Welchselwirkung der Beta-Strahlung ● Energieübertragung ● Ionisierung ● Elektron bzw. Positron treffen jeweils auf ihr Anti-Teilchen ● --> Annihilation und Gamma-Strahlung ● Menschen: Hautverbrennungen und Hautkrebs ● Wenn eingenommen, Folgen wie Krebs ● Abschirmung: einige Millimeter dickes Alublech ● Haben gewisse maximale Reichweite

Anwendungen ● Strahlentherapie ● Positronen-Emissions-Tomographie ● Strahlensterilisation

Forschungsgeschichte ● Ernest Rutherford und Frederick Soddy: Hypothese, dass Radioaktivität mit der Umwandlung von Elementen ● Führte zur Entdeckung der Neutrinos ● Beta-Plus-Zerfall wurde 1934 entdeckt

Gamma-Strahlung ● elektromagnetische Strahlung mit Quantenenergien über 200 keV ● Wellenlängen kürzer als 0,005 nm ● Kann von allen Strahlungsarten Materie am besten durchdringen ● Besteht aus ungeladenen Photonen und Quanten ● Bezeichnung wird v.A. verwendet, wenn der Entstehungsprozess unbekannt oder irrelevant ist ● Je höher die Ordnungszahl, desto besser die Abschirmung (--> Blei)

Entstehung ● Entsteht als Folge eines radioaktiven Zerfalls ● Der zurückbleibende Kern befindet sich in einem angeregten Zustand ● Beim Zerfall (Übergang in einen weniger angeregten Zustand) gibt der Kern freiwerdende Energie in Form von Gammastrahlung ab ● Alternative Entstehungsformen: Neutroneneinfang, andere Kernreaktionen oder Absorption eines Gamma-Quants

Forschungsgeschichte ● 1900: Paul Ulrich Villard entdeckt von Magnetfeldern unbeeinflusste Komponente der Radioaktivität mit hohem Durchdringungsvermögen von Materie ● Dritte Strahlungsart, deshalb der Name Gammastrahlung (Prägung durch Rutherford) ● 1914: Beweis, dass es eine elektromagnetische Strahlungsart ist durch Rutherford und Edward Andrade (mit Röntgenstrahlung vergleichbar)

Astronomie ● Gammablitze = Gammastrahlenexplosion ● Eines der energiereichsten Phänomene im Weltall ● Entstehungsmechanismus: nur ansatzweise geklärt ● Energiebetrag nimmt exponentiell mit der Eindringtiefe ab (--> unendliche Reichweite)

Zusammenfassung: alpha-Strahlung ● hat eine geringe Reichweite von nur wenigen cm ● hat eine sehr geringe Durchdringbarkeit ● besteht aus Heliumkernen ● ist schwer magnetisch ablenkbar ● ist einfach positiv geladen

Zusammenfassung: beta -Strahlung ● hat eine Reichweite von circa 10 cm ● hat eine mittelmäßige Durchdringbarkeit ● besteht aus Elektronen ● ist magnetisch leichter (als  -Strahlung) ablenkbar ● ist negativ geladen

Zusammenfassung: gamma -Strahlung ● besteht als elektromagnetische Welle, beziehungsweise aus Photonen ● hat keine Zerfallsgleichung, da keine „Teilchenstrahlung“ vorliegt ● dehnt sich mit Lichtgeschwindigkeit aus

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