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Die Aktivität beschreibt die Anzahl der Kernzerfälle pro Zeiteinheit in Becquerel, während Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlung die unterschiedlichen Arten der dabei emittierten ionisierenden Strahlung darstellen.
Unter Radioaktivität versteht man die Eigenschaft instabiler Atomkerne, sich spontan unter Abgabe von Energie in Form von Strahlung umzuwandeln. Dieser Prozess ist stochastisch, das heißt, man kann für einen einzelnen Kern nicht vorhersagen, wann er zerfällt, sondern nur eine statistische Wahrscheinlichkeit für eine große Menge an Kernen angeben.
Die Aktivität (Formelzeichen A) ist die physikalische Größe, die angibt, wie viele Kernzerfälle pro Zeitintervall in einer radioaktiven Probe stattfinden. Die SI-Einheit der Aktivität ist das Becquerel (Bq), wobei 1 Bq genau einem Zerfall pro Sekunde entspricht. Früher wurde die Einheit Curie (Ci) verwendet, die heute jedoch veraltet ist.
Die Alpha-Strahlung tritt auf, wenn ein Kern zu groß oder das Verhältnis von Protonen zu Neutronen ungünstig ist. Dabei wird ein Alpha-Teilchen emittiert, das aus zwei Protonen und zwei Neutronen besteht – es handelt sich also um einen zweifach positiv geladenen Helium-Kern. Aufgrund ihrer Masse und Ladung hat Alpha-Strahlung eine sehr geringe Reichweite und kann bereits durch ein Blatt Papier gestoppt werden.
Bei der Beta-Strahlung unterscheiden wir zwei Arten: Beta-minus (β⁻) und Beta-plus (β⁺). Beim β⁻-Zerfall wandelt sich im Kern ein Neutron in ein Proton um, wobei ein Elektron emittiert wird. Beim β⁺-Zerfall wandelt sich ein Proton in ein Neutron um, und ein Positron (das Antiteilchen des Elektrons) wird abgegeben. Beta-Strahlung hat eine mittlere Reichweite und wird durch einige Millimeter Aluminium abgeschirmt.
Die Gamma-Strahlung ist im Gegensatz zu Alpha und Beta keine Teilchenstrahlung, sondern hochenergetische elektromagnetische Strahlung (Photonen). Sie tritt meist dann auf, wenn der Kern nach einem vorherigen Alpha- oder Beta-Zerfall noch in einem angeregten, energiereichen Zustand ist und diese überschüssige Energie abgibt. Gamma-Strahlung hat keine Ladung und keine Ruhemasse, weshalb sie eine sehr hohe Durchdringungsfähigkeit besitzt und nur durch dicke Blei- oder Betonschichten abgeschwächt werden kann.
Alle drei Strahlungsarten gehören zur ionisierenden Strahlung. Das bedeutet, sie besitzen genug Energie, um Elektronen aus der Hülle von Atomen oder Molekülen herauszuschlagen. In biologischem Gewebe führt dies zur Bildung von Radikalen und kann chemische Bindungen, insbesondere in der DNA, zerstören, was die Grundlage für die biologische Wirkung und die medizinische Anwendung (z. B. Strahlentherapie) darstellt.
Zusammenfassend lässt sich die Durchdringungsfähigkeit mit einer Analogie verdeutlichen: Alpha-Teilchen sind wie langsame, schwere LKWs, die an der ersten dünnen Wand (Papier) hängen bleiben. Beta-Teilchen sind wie flinke Motorräder, die erst durch eine Leitplanke (Aluminium) gestoppt werden. Gamma-Quanten sind wie Lichtstrahlen, die fast ungehindert durch Glas gehen und massive Mauern (Blei) benötigen, um aufgehalten zu werden.
