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Radioaktivität bezeichnet den spontanen Zerfall instabiler Atomkerne unter Aussendung ionisierender Strahlung, wobei zwischen Alpha-, Beta- und Gammastrahlung unterschieden wird.
Unter Radioaktivität versteht man die Eigenschaft instabiler Atomkerne, sich ohne äußere Einwirkung umzuwandeln und dabei Energie in Form von Teilchen oder Wellen abzugeben. Diese instabilen Isotope werden als Radionuklide bezeichnet. Das Ziel dieser Umwandlung ist das Erreichen eines energetisch stabileren Zustands.
Die Stabilität eines Kerns wird durch das Gleichgewicht zwischen der starken Kernkraft (die Protonen und Neutronen zusammenhält) und der elektrostatischen Abstoßung der positiv geladenen Protonen bestimmt. Überwiegt die Abstoßung oder ist das Verhältnis von Neutronen zu Protonen ungünstig, kommt es zum Zerfall.
Die Alphastrahlung (α) besteht aus zweifach positiv geladenen Heliumkernen (⁴₂He), also zwei Protonen und zwei Neutronen. Aufgrund ihrer hohen Masse und Ladung haben Alphateilchen eine geringe Eindringtiefe und können bereits durch ein Blatt Papier oder die oberste Hautschicht gestoppt werden, sind jedoch bei Inkorporation (Aufnahme in den Körper) sehr gefährlich.
Bei der Betastrahlung (β) unterscheiden wir zwei Arten. Beim β⁻-Zerfall wandelt sich ein Neutron im Kern in ein Proton und ein Elektron um; das Elektron wird ausgestrahlt. Beim β⁺-Zerfall wandelt sich ein Proton in ein Neutron und ein Positron (das Antiteilchen des Elektrons) um. Betastrahlung hat eine mittlere Reichweite und kann durch einige Millimeter Aluminium abgeschirmt werden.
Die Gammastrahlung (γ) ist im Gegensatz zu Alpha und Beta keine Teilchenstrahlung, sondern hochenergetische elektromagnetische Strahlung (Photonen). Sie tritt oft als Begleiterscheinung nach einem Alpha- oder Betazerfall auf, wenn der Kern noch in einem angeregten Zustand ist. Da sie masselos und ungeladen ist, besitzt sie eine sehr hohe Durchdringungskraft und erfordert dicke Blei- oder Betonschichten zur Abschirmung.
Alle drei Strahlungsarten zählen zur ionisierenden Strahlung. Das bedeutet, sie besitzen genug Energie, um Elektronen aus der Atomhülle von Materie (z. B. menschlichem Gewebe) herauszuschlagen. Dies führt zur Bildung von Ionen und kann chemische Bindungen, insbesondere in der DNA, zerstören.
Die Stärke einer radioaktiven Quelle wird als Aktivität bezeichnet. Die Einheit der Aktivität ist das Becquerel (Bq), wobei 1 Bq genau einem Kernzerfall pro Sekunde entspricht. Diese Größe gibt jedoch keine Auskunft über die biologische Wirkung der Strahlung, sondern rein über die Anzahl der Zerfallsereignisse.
