Alphastrahlung

Mit dem Wort Strahlung assoziieren die meisten Menschen Gefahr und Schädlichkeit. Wusstest Du, dass es aber auch möglich ist, bestimmte Strahlung mit einem normalen Blatt Papier abzuschirmen? Und dass diese Strahlung auch nützlich eingesetzt werden kann, wie im Haushalt oder sogar in der Medizin. All diese Eigenschaften besitzt die Alphastrahlung.

Alphastrahlung einfach erklärt

Alphastrahlung Physik

Die Alphastrahlung ist eine der drei Teilchenstrahlungen in der Kernphysik, neben der Beta-Minus und Beta-Plus Strahlung. Wenn Du mehr über die Eigenschaften der Betastrahlung lernen möchtest, dann schau Dir die Erklärung zu diesem Thema an.

Ein Atomkern, der Alphastrahlung aussendet, heißt Alphastrahler. Klassische Alphastrahler sind Radium und Uran.

Wenn der Atomkern von Radium-226 zerfällt, bleiben am Ende zwei Produkte übrig. Das Alphateilchen und ein Radon-Kern mit der Massenzahl 222. Die Summe der Protonen und Neutronen bleibt also bei der Kernreaktion gleich, nur wird die Anzahl nun auf zwei Atome unterteilt. Neben den beiden neuen Atomen wird auch Energie bei diesem Prozess freigegeben.

Diesen gesamten Prozess kannst Du auch als chemische Reaktionsgleichung angeben:

Aus dem Radiumatomkern wird ein Radonkern und ein Heliumkern. Der Heliumkern, bestehend aus zwei Protonen und zwei Neutronen, wird vom ursprünglichen Atomkern abgezogen. Das, was übrig bleibt, ist der neue Atomkern. Für den Alphazerfall kannst Du generell folgende Formel verwenden.

Von der Massenzahl A wird vier abgezogen und von der Ordnungszahl Z werden zwei abgezogen.

Alphastrahlung Eigenschaften

Die Alphastrahlung ist eine Teilchenstrahlung mit hoher Masse im Vergleich zu anderen Strahlungsarten. Auch ist die Alphastrahlung nicht, wie die Beta oder die Gammastrahlung durch ein Geiger-Müller-Zählrohr nachweisbar. Wenn Du die Alphastrahlung nachweisen möchtest, dann verwendest Du am besten einen Teilchendetektor mit möglichst dünner Folie am Zählrohr, denn die Alphateilchen besitzen eine sehr geringe Durchschlagskraft.

Alphastrahlung Masse

Das Alphateilchen besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Die Masse von atomaren Teilchen dieser Sorte wird mit der atomaren Masseneinheit u angegeben. Im Falle des Alphateilchens besitzt dieses eine Masse m=4u. Diese Masse kannst Du auch genauer bestimmen, denn \(u= 1,661 \cdot 10^{-27} kg\).

Aufgrund der elektrischen Ladung der Protonen im Heliumkern sind diese zweifach positiv geladen.

Alphastrahlung Reichweite

Im Vergleich zu anderen Strahlungsarten sind die Alphateilchen sehr groß. Außerdem besitzen die Alphateilchen meist eine kinetische Energie von 2 bis 5 MeV. Bei Zusammenstößen mit anderen Molekülen geben Alphateilchen ihre Energie immer mehr ab. Das bedeutet, je mehr Zusammenstöße das Alphateilchen mit anderen Molekülen hat, desto mehr Energie verliert es, genauer gesagt gibt es an die Stoßpartner ab.

Bei dem Luftdruck auf der Erdoberfläche stoßen die Alphateilchen so häufig mit Luftmolekülen zusammen, dass die Alphateilchen nur wenige Zentimeter weit kommen können. In höheren Teilen der Erdatmosphäre, wo der Luftdruck geringer wird und weniger Luftmoleküle zu finden sind, können die Alphateilchen Kilometer weit reisen.

Die Abschirmung von den Alphateilchen ist ebenfalls nicht kompliziert. Ein einfaches Blatt Papier reicht schon aus, um die Heliumkerne vom Durchdringen zu stoppen.

Alphastrahlung Spektrum

Beim radioaktiven Zerfall von Atomkernen wird Energie freigesetzt. Die kinetische Energie der Alphateilchen besitzt immer ganz bestimmte Werte, die abhängig von den zerfallenden Nukliden ist. Wenn die kinetischen Energien gemessen und in ein Diagramm eingetragen werden, erhältst Du ein Linienspektrum.

Jede Linie des Spektrums stellt ein Alphateilchen dar, welches von jeweils unterschiedlichen Nukliden abgestoßen wurden. Es gibt nur die Ausschläge bzw. die Linien der Alphateilchen, weil diese die gesamte kinetische Energie besitzen. Die kleinen Linien vor den großen Ausschlägen sind Messungenauigkeiten durch inelastische Stöße der Alphateilchen vor dem Messvorgang.