Alphastrahlung – Entstehung, Entdeckung und Eigenschaften

Alphastrahlung besteht aus Heliumkernen, die beim radioaktiven Zerfall freigesetzt werden. Entdeckt von Becquerel, verringert sie die Kernladung um zwei. Erfahre, wie Alphastrahlung entsteht, welche Eigenschaften sie hat und wie man sich davor schützen kann. Weitere Details im Text!

Inhaltsverzeichnis zum Thema Alphastrahlung

Das Quiz zum Thema: Alphastrahlung

Wie entsteht Alphastrahlung?

Frage 1 von 4

Welche Ladung hat ein Alphateilchen?

Frage 2 von 4

Wie weit reicht Alphastrahlung in Luft?

Frage 3 von 4

Wie schützt man sich effektiv vor Alphastrahlung?

Frage 4 von 4

Alphastrahlung im Überblick

  • Bei der Alphastrahlung handelt es sich um eine Teilchenstrahlung, die aus ^\text{4}_\text{2} He-Kernen besteht.

  • Sie tritt beim radioaktiven Zerfall von Nukliden mit einer hohen Massenzahl auf.
  • Da bei der Alphastrahlung ein ^\text{4}_\text{2} \text{He}-Kern abgestrahlt wird, verringert sich die Kernladung des Mutterkerns um zwei.
  • Die Alphastrahlung ist im Vergleich zur Gamma- und Betastrahlung die am wenigsten durchdringende Strahlung.
Alphastrahlung: Lernvideo

Quelle sofatutor.com

Alphastrahlung – Entdeckung und Namensgebung

Als Entdecker der Alphastrahlung gilt Antoine Henri Becquerel, da er darauf stieß, dass Uransalze eine lichtdicht verpackte Fotoplatte belichteten. Er war damit der erste Mensch, der radioaktive Strahlung beobachtet hatte. Der Name Alphastrahlung geht jedoch auf den Physiker Ernest Rutherford zurück, der erkannte, dass die vom Uran ausgehende Strahlung aus mehreren Bestandteilen (der Alpha-, Beta- und Gammastrahlung) zusammengesetzt ist.

Alphastrahlung – Entstehung und Eigenschaften

Alphastrahlung entsteht bei einem radioaktiven Zerfall, wenn die Masse des Mutterkerns größer ist als die Summe von Tochterkern und Alphateilchen. Dies trifft jedoch im Allgemeinen nur für Nuklide mit einer hohen Massenzahl zu. Aufgrund dessen kann auch die Alphastrahlung nur beim Zerfall schwerer Nuklide beobachtet werden. Der leichteste Kern, der unter der Aussendung von Alphastrahlung zerfallen kann, hat eine Neutronenzahl von 84. Typische Alphastrahler, also Kerne, die vorrangig mithilfe von Alphastrahlung zerfallen, sind jedoch viel schwerer und ab einer Neutronenzahl von 126 zu finden. Beispiele hierfür sind unter anderem Uran und Thorium.

Alphastrahlung – Zerfallsgleichung und Beispiel

Da beim Alphazerfall vom Mutterkern ein Alphateilchen (Heliumkern) abgespalten wird, bringt die Alphastrahlung eine Veränderung der Kernladungszahl mit sich. Genauer gesagt verringert sich die Ordnungszahl um zwei, während sich gleichzeitig die Massenzahl sogar um vier verringert. Die allgemeine Zerfallsgleichung sieht also wie folgt aus.

^\text{A}_\text{Z}\, \text{X} \rightarrow ^\text{A-4}_\text{Z-2}\, \text{Y} + ^\text{4}_\text{2}\, \text{He} + \Delta\, \text{E}

Hierbei bezeichnet X den Mutterkern und Y den Tochterkern. Die frei gewordene Energie wurde hier als \Delta E bezeichnet und tritt in der Regel in Form der kinetischen Energie des Alphateilchens auf. Diese führt dazu, dass sich die Teilchen der Alphastrahlung mit einer typischen Geschwindigkeit von 10\, 000\, \frac{\text{km}}{\text{s}} bis 20\, 000\, \frac{\text{km}}{\text{s}} bewegen.

Zur Veranschaulichung sei im Folgenden noch einmal als konkretes Beispiel der Zerfall von Radium-224 zu Radon-220 gezeigt.

^\text{224}_\text{88}\, \text{Ra} \rightarrow ^\text{220}_\text{86}\, \text{Rn} + ^\text{4}_\text{2}\, \text{He} + 6,288\, \text{MeV}

Alphastrahlung – Reichweite und Abschirmung

Aufgrund der elektrischen Ladung der Alphateilchen und ihrer großen Masse ist Durchdringbarkeit von Materie für sie nur sehr gering. So beträgt die mittlere Reichweite in Luft meistens nicht mehr als 10\, \text{cm}. In Wasser oder in organischem Material beträgt die Reichweite sogar nur wenige Mikrometer. Die Abschirmung vor Alphastrahlung ist daher schon mithilfe eines Blatts Papier fast vollständig möglich.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Alphastrahlung

Einfach erklärt handelt es sich bei der Alphastrahlung um abgestrahlte Heliumkerne, die bei einem radioaktiven Zerfall freigesetzt werden.

Die Abschirmung von Alphastrahlung ist bereits mit einem normalen Blatt Papier fast vollständig möglich.

Die Alphastrahlung besteht aus ^\text{4}_\text{2} \text{He}-Kernen, also doppelt ionisiertem Helium.

Bei einem radioaktiven Zerfall kann es vorkommen, dass von dem Mutterkern ein ^\text{4}_\text{2} \text{He}-Kern mit einer bestimmten kinetischen Energie abgespalten wird. Dieser wird dann als Alphastrahlung beobachtet. Die Energie des Alphateilchens hängt dabei von dem Zerfallsprozess ab.

Durch die Aussendung eines Alphateilchens (^\text{4}_\text{2} \text{He}-Kerns) wird die Ordnungszahl um zwei und die Massenzahl um vier verringert.

Bei der Abgabe eines Alphateilchens verringert sich die Ordnungszahl um zwei und die Massenzahl um vier, da dies genau dem abgegebenen ^\text{4}_\text{2} He-Kern entspricht.

Im Grunde kann die Alphastrahlung zu den gleichen Schäden wie die Beta- und die Gammastrahlung führen. Aufgrund ihrer geringen Eindringtiefe in Materie lässt sie sich jedoch einfach abschirmen, wodurch das gesundheitliche Risiko stark verringert wird.

Alphastrahlung entsteht, wenn ein ^\text{4}_\text{2} \text{He}-Kern bei einem radioaktiven Zerfall vom Mutterkern abgespalten wird. Vorrangig tritt dies bei Nukliden mit einer hohen Ordnungszahl auf.

Ein Alphateilchen hat eine Ladung von +2\,\text{e}.

Alphastrahlung kommt häufig bei dem radioaktiven Zerfall von Nukliden mit einer hohen Ordnungszahl vor.

Alphastrahlung lässt sich bereits durch ein Blatt Papier wirkungsvoll abschirmen.

Bei der Alphastrahlung wird durch einen radioaktiven Zerfall ein Heliumkern von dem ursprünglichen Mutterkern abgespalten und abgestrahlt. Der abgestrahlte Heliumkern wird auch als Alphateilchen bezeichnet.

Alphastrahlung ist im Vergleich zur Beta- und Gammastrahlung einerseits ungefährlicher, da sie eine sehr geringe Reichweite in Materie besitzt und sich somit sehr gut abschirmen lässt. Andererseits kann in den Körper aufgenommenes, alphastrahlendes Material dort großen Schaden anrichten, da es eine hohe Ionisationsstärke aufweist.

Die zwei wichtigsten Eigenschaften zur Beschreibung eines Alphateilchens in der Physik sind vermutlich zum einen seine Masse m \approx 4, \mathrm{u} und zum anderen seine elektrische Ladung Q = +2 \mathrm{e}. Aufgrund ihrer hohen Masse haben Alphateilchen ein höheres Ionisationsvermögen als Betateilchen oder Gammastrahlung.

Alphastrahlung entsteht bei dem radioaktiven Zerfall von Nukliden mit einer hohen Ordnungszahl.

Aufgrund der hohen Durchdringbarkeit von Gammastrahlung ist diese sehr viel schwerer abzuschirmen als die Alphastrahlung. Bei Aufnahme eines Alphastrahlers in den Körper kann die Alphastrahlung allerdings noch schlimmere Schäden anrichten. Die Frage nach der Gefährlichkeit ist also eine Frage des Orts des Strahlers.

Ja, die Alphastrahlung gehört wie auch die Beta- und die Gammastrahlung zu den ionisierenden Strahlungen.

Die Ladung eines Alphateilchens beträgt +2\, \text{e}.

Die mittlere Reichweite in Luft beträgt ca. 10\, \text{cm}, während sie in Wasser und organischem Material nur wenige Mikrometer beträgt.

Die Alphastrahlung selbst ist nicht radioaktiv, da Heliumkerne stabil sind. Die Alphastrahlung entsteht jedoch bei einem radioaktiven Zerfall.

Geringe Mengen an radioaktivem Material werden dem Körper über die Nahrung zugeführt, da sich in jedem Boden geringe Mengen an radioaktiven Stoffen befinden. Dies ist für den Körper aber im Allgemeinen ungefährlich, da geringe Schäden vom Körper sehr effektiv repariert werden können.

Bei der Abstrahlung eines ^\text{4}_\text{2} He-Kerns reduziert sich die Massenzahl des Mutterkerns um vier.

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