Radioaktivität und Halbwertszeit

Kurz: Manche Atomkerne sind instabil und zerfallen von selbst. Dabei senden sie Strahlung aus, das nennt man Radioaktivität.

Genauer: Wann ein einzelner Kern zerfällt, ist reiner Zufall. Bei sehr vielen Kernen lässt sich aber genau angeben, nach welcher Zeit die Hälfte zerfallen ist: die Halbwertszeit. Sie ist für jede Atomsorte (jedes Isotop) fest und lässt sich durch Hitze, Druck oder chemische Reaktionen nicht verändern.

Im Detail

• Entdeckung: Henri Becquerel entdeckte 1896 die Strahlung von Uran. Marie und Pierre Curie fanden kurz darauf die Elemente Polonium und Radium.
• Alphastrahlung: Sie besteht aus Heliumkernen und wird schon von einem Blatt Papier oder der obersten Hautschicht gestoppt. Gefährlich ist sie vor allem, wenn strahlende Stoffe eingeatmet oder verschluckt werden.
• Betastrahlung: Sie besteht aus schnellen Elektronen oder Positronen und durchdringt mehr, wird aber von wenigen Millimetern Aluminium abgeschirmt.
• Gammastrahlung: Sie ist energiereiche elektromagnetische Strahlung. Zur Abschirmung braucht man dicke Schichten aus Blei oder Beton.
• Halbwertszeiten: Sie reichen von Sekundenbruchteilen bis zu Milliarden Jahren. Iod-131 hat etwa acht Tage, Kohlenstoff-14 etwa 5.730 Jahre und Uran-238 rund 4,5 Milliarden Jahre.
• Natürliche Strahlung: Wir sind ständig geringer Strahlung ausgesetzt, etwa durch das Edelgas Radon aus dem Boden, kosmische Strahlung und radioaktives Kalium im eigenen Körper.
• Altersbestimmung: Weil die Halbwertszeit fest ist, kann man aus dem Anteil von Kohlenstoff-14 das Alter von Holz, Knochen oder Stoffresten bestimmen, bis zu etwa 50.000 Jahre zurück.
• Medizin und Technik: Radioaktive Stoffe dienen in der Krebstherapie, bei bildgebenden Untersuchungen und in der Materialprüfung. Kernkraftwerke nutzen die Kernspaltung zur Stromerzeugung.
• Einheiten und Grundlagen: Becquerel zählt Zerfälle pro Sekunde, Sievert beschreibt die Wirkung auf den Körper (atom-und-molekuel, periodensystem-grundlagen, stromerzeugung-und-kraftwerke).