Essenzielle Cookies sind nötig. Analyse und Werbemessung nur mit deiner Zustimmung.
Physik · Atomphysik
Die Zerfallsarten α, β⁻, β⁺ und γ mit ihren Regeln für Massenzahl und Kernladungszahl sowie Reichweite und Abschirmung der drei Strahlungsarten.
Ein instabiler Kern wandelt sich um: α wirft einen Heliumkern ab, β wandelt ein Nukleon um, γ gibt nur Energie ab. Je stärker eine Strahlung ionisiert, desto kürzer ist ihre Reichweite.
Ein Kern zerfällt, wenn er zu groß für die starke Wechselwirkung ist oder das Verhältnis von Neutronen und Protonen nicht stimmt. → Ausführlich in: Kernkräfte
| Der Kern hat… | Zerfall |
|---|---|
| zu viele Neutronen | β⁻ |
| zu viele Protonen | β⁺ |
| zu viele Nukleonen (sehr schwer) | α |
| überschüssige Anregungsenergie | γ |
| extremen Neutronenüberschuss | Neutronenemission |
| Art | Im Kern passiert | A und Z |
|---|---|---|
| α | Heliumkern ⁴₂He wird abgegeben | A −4, Z −2 |
| β⁻ | Neutron → Proton + Elektron + Antineutrino | A gleich, Z +1 |
| β⁺ | Proton → Neutron + Positron + Neutrino | A gleich, Z −1 |
| γ | angeregter Kern gibt ein Photon ab | A und Z gleich |
A ist die Massenzahl (Nukleonen), Z die Kernladungszahl (Protonen). Der alte Kern heißt Mutterkern, der neue Tochterkern. Die Schreibweise ᴬ_Z X steht bei den Nukliden. → Ausführlich in: Nuklide
Wie die schwache Wechselwirkung ein Neutron in ein Proton umwandelt, steht in einer eigenen Lektion. → Ausführlich in: Starke und schwache Wechselwirkung
Vier Beispiele zum Nachprüfen:
Bei mehreren Zerfällen hintereinander ändert nur α die Massenzahl (je −4). Z sinkt bei α um 2 und steigt bei β⁻ um 1. Erst α, dann β⁻ ergibt also A − 4 und Z − 1.
Je stärker eine Strahlung Atome ionisiert, desto mehr Energie verliert sie pro Strecke und desto früher bleibt sie stecken. α-Teilchen sind schwer, doppelt geladen und mit etwa 5 % der Lichtgeschwindigkeit vergleichsweise langsam: Sie ionisieren stark und kommen nicht weit.
| Strahlung | Abgeschirmt durch | Ionisierung |
|---|---|---|
| α | Papier, oberste Hautschicht, wenige cm Luft | sehr stark |
| β | einige mm Aluminium | mittel |
| γ | dickes Blei oder Beton (nur geschwächt) | schwach |
γ-Quanten sind ungeladen und ionisieren selten, deshalb kommen sie fast überall durch und werden nur geschwächt, nie ganz gestoppt. β-Strahlung dringt im Gewebe wenige Millimeter ein und kann die Augenlinse erreichen.
Ein α-Strahler ist außerhalb des Körpers harmlos, im Körper (Inkorporation) aber sehr gefährlich. → Ausführlich in: Ionisierende Strahlung
Wie schnell ein Stoff zerfällt, steht bei Aktivität und Halbwertszeit. → Ausführlich in: Aktivität. Welche Nuklide die Medizin nutzt: Radioaktive Stoffe
Schrittfolge
Deine AufgabeSage für jede Zerfallsart vorab voraus, wie sich A und Z ändern (beim γ-Zerfall: gar nicht), und prüfe es am Tochterkern. Ordne in der letzten Stufe α, β und γ dem Material zu, das sie stoppt bzw. abschwächt.
Schritt 1 von 5
