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Radioaktivitätsdefinition in der Wissenschaft

Radioaktivität ist die spontane Emission von Strahlung in Form von Partikeln oder hochenergetischen Photonen, die aus einer Kernreaktion resultieren. Es ist auch bekannt als radioaktiver Zerfall, nuklearer Zerfall, nuklearer Zerfall oder radioaktiver Zerfall. Obwohl es viele Formen elektromagnetischer Strahlung gibt. werden sie nicht immer durch Radioaktivität erzeugt. Beispielsweise kann eine Glühbirne Strahlung in Form von Wärme und Licht abgeben, ist jedoch nicht radioaktiv . Eine Substanz, die instabile Atomkerne enthält, gilt als radioaktiv.

Der radioaktive Zerfall ist ein zufälliger oder stochastischer Prozess, der auf der Ebene einzelner Atome stattfindet. Während es unmöglich ist, genau vorherzusagen, wann ein einzelner instabiler Kern zerfallen wird, kann die Zerfallsrate einer Gruppe von Atomen basierend auf Zerfallskonstanten oder Halbwertszeiten vorhergesagt werden. Eine Halbwertszeit ist die Zeit, die die Hälfte der Materieprobe benötigt, um radioaktiv zu zerfallen.

Wichtige Erkenntnisse: Definition der Radioaktivität

  • Radioaktivität ist der Prozess, bei dem ein instabiler Atomkern durch Emission von Strahlung Energie verliert.
  • Während Radioaktivität zur Freisetzung von Strahlung führt, wird nicht die gesamte Strahlung durch radioaktives Material erzeugt.
  • Die SI-Einheit der Radioaktivität ist das Becquerel (Bq). Andere Einheiten sind Curie, Grau und Sievert.
  • Alpha, Beta und Gamma-Zerfall sind drei übliche Prozesse, durch die radioaktive Materialien Energie verlieren.

 

Einheiten

Das Internationale Einheitensystem (SI) verwendet die Becquerel (Bq) als Standard – Einheit der Radioaktivität. Die Einheit wurde zu Ehren des Entdeckers der Radioaktivität, des französischen Wissenschaftlers Henri Becquerel, benannt. Ein Becquerel ist definiert als ein Zerfall oder Zerfall pro Sekunde.

Der Curie (Ci) ist eine weitere übliche Einheit der Radioaktivität. Es ist definiert als 3,7 x 10 10 Zerfälle pro Sekunde. Ein Curie entspricht 3,7 x 10 10 Vermerels.

Ionisierende Strahlung wird häufig in Einheiten von Grau (Gy) oder Sieverts (Sv) ausgedrückt. Ein Grau ist die Absorption von einem Joule Strahlungsenergie pro Kilogramm Masse. Ein Sievert ist die Strahlungsmenge, die mit einer Veränderung des Krebses um 5,5% verbunden ist, die sich schließlich infolge der Exposition entwickelt.

 

Arten des radioaktiven Zerfalls

Die ersten drei Arten des radioaktiven Zerfalls, die entdeckt wurden, waren Alpha, Beta und Gamma-Zerfall. Diese Arten des Zerfalls wurden nach ihrer Fähigkeit benannt, Materie zu durchdringen. Der Alpha-Zerfall durchdringt die kürzeste Entfernung, während der Gamma-Zerfall die größte Entfernung durchdringt. Schließlich wurden die Prozesse des Alpha-, Beta- und Gamma-Zerfalls besser verstanden und zusätzliche Arten des Zerfalls entdeckt.

Zu den Zerfallsmodi gehören ( A ist die Atommasse oder die Anzahl der Protonen plus Neutronen, Z ist die Ordnungszahl oder die Anzahl der Protonen):

  • Alpha-Zerfall : Ein Alpha-Teilchen (A=4, Z=2) wird vom Kern emittiert, was zu einem Tochterkern (A -4, Z – 2) führt.
  • Protonenemission : Der Elternkern emittiert ein Proton, was zu einem Tochterkern (A -1, Z – 1) führt.
  • Neutronenemission : Der Elternkern stößt ein Neutron aus, was zu einem Tochterkern (A – 1, Z) führt.
  • Spontane Spaltung : Ein instabiler Kern zerfällt in zwei oder mehr kleine Kerne.
  • Beta-Minus (β -) – Zerfall : Ein Kern emittiert ein Elektron und ein Elektronenantineutrino, um eine Tochter mit A, Z + 1 zu erhalten.
  • Beta plus (β + ) Zerfall : Ein Kern emittiert ein Positron und ein Elektronenneutrino, um eine Tochter mit A, Z – 1 zu erhalten.
  • Elektroneneinfang : Ein Kern fängt ein Elektron ein und emittiert ein Neutrino, was zu einer instabilen und angeregten Tochter führt.
  • Isomerer Übergang (IT): Ein angeregter Kern setzt einen Gammastrahl frei, der zu einer Tochter mit der gleichen Atommasse und Ordnungszahl (A, Z) führt.

Der Gamma-Zerfall tritt typischerweise nach einer anderen Form des Zerfalls auf, wie beispielsweise dem Alpha-Zerfall oder dem Beta-Zerfall. Wenn ein Kern in einem angeregten Zustand belassen wird, kann er ein Gammastrahlenphoton freisetzen, damit das Atom in einen niedrigeren und stabileren Energiezustand zurückkehrt.

 

Quellen

  • L’Annunziata, Michael F. (2007). Radioaktivität: Einführung und Geschichte . Amsterdam, Niederlande: Elsevier Science. ISBN 9780080548883.
  • Loveland, W.; Morrissey, D.; Seaborg, GT (2006). Moderne Kernchemie . Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-11532-8.
  • Martin, BR (2011). Kern- und Teilchenphysik: Eine Einführung (2. Aufl.). John Wiley & Sons. ISBN 978-1-1199-6511-4.
  • Soddy, Frederick (1913). „Die Radioelemente und das periodische Gesetz.“ Chem. Nachrichten . Nr. 107, S. 97–99.
  • Stabin, Michael G. (2007). Strahlenschutz und Dosimetrie: Eine Einführung in die Gesundheitsphysik . Springer. doi: 10.1007 / 978-0-387-49983-3 ISBN 978-0-387-49982-6.

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