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Der Bergriff radioaktive Strahlung, der von Marie Curie eingeführt wurde, ist eigentlich nicht ganz richtig. Denn der Name sagt nichts darüber aus, wo die Strahlung herkommt. Besser ist der Name Kernstrahlung, weil der Ursprung stets der Atomkern ist.
Wenn von Umweltradioaktivität die Rede ist, kommen im Wesentlichen drei Kernprozesse in Frage, die Strahlung aussenden. Sie werden im Folgenden dargestellt und kurz erläutert. In allen drei Fällen gelten die vom Ehepaar Curie entdeckten
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Bei Kernen mit einer Massenzahl von mehr als 200 tritt zur Senkung des Atomgewichts bevorzugt Alphazerfall auf. Dabei verlässt ein Heliumkern den Kern AK des schweren Nuklids. Der Restkern EK ist dadurch um 4 Masseneinheiten leichter und es fehlen ihm 2 positive Elementarladungen. Der He-Kern wird als Alpha-Teilchen bezeichnet. Alphateilchen, die von einem Nuklid stammen haben stets die gleiche Reichweite. Als Abschirmung genügt ein Blatt Papier. Da He-Kerne wesentlich schwerer sind als die Elektronen der Betastrahlung, erhalten die Restkerne durch das wegfliegende Alphateilchen einen Rückstoß. Dieser führt dazu, dass der Restkern ein bis mehrere Elektronen der Hülle verlieren kann und somit eine Zeit lang positiv geladen ist. Das ist besonders für die Messung und den Nachweis des radioaktiven Edelgases Radon interessant. Links ist der Vorgang am
Beispiel des Zerfalls eines Radon 222-Kerns in einen Polonium 218-Kern
gezeigt. Links unten veranschaulicht das Diagramm, wie sich
Kernladungszahl und Massenzahl ändern. In der Zerfallsgleichung müssen die Summen von Massenzahlen und Ladungen die Werte auf der linken Seite ergeben.
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Hier der allgemeine Zusammenhang:
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Beta-Zerfall tritt
Bei Kernen mit Neutronenüberschuss auf. Ein Neutron zerfällt dabei in
ein Proton, das im Kern verbleibt und ein Elektron (kleines Bild links).
Das Elektron oder Beta-Teilchen verlässt den Kern mit bis zu 99% der
Lichtgeschwindigkeit. Die Geschwindigkeiten von Betateilchen, die von
dem gleichen Nuklid stammen, können stark variieren. Die Strahlung wird
von einigen mm Aluminium abgeschirmt und an Blei- oder Wolframblechen
reflektiert.
Die Massenzahl des Folgekerns EK ist gleich der des Ausgangskerns AK. Die Kernladungszahl nimmt um +1e zu. Das fehlende Elektron in der Atomhülle wird aus der Umgebung aufgefüllt. Hier die Reaktionsgleichung für das in der Natur zu 0,0117% vorkommende Kalium 40:
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allgemein:
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Gammastrahlung ist
harte Röntgenstrahlung, eine elektromagnetische Welle sehr hoher
Frequenz und Energie. Das unterscheidet sie von den schnell bewegten
Teilchen der Alpha- und Betastrahlung. Wie diese stammt sie aber auch
aus dem Atomkern. Wenn nach einem Alpha- oder Betazerfall der Folgekern
noch angeregt ist, dann gibt er die überschüssige Energie in Form von
Gammaquanten ab. Als Folge eines Alphazerfalls ist das beim gleichen
Nuklid auch stets die gleiche Energie, die so als Welle abgegeben wird.
Gammastrahlen wirken nicht primär ionisierend und sind daher in einer Nebelkammer nicht direkt nachweisbar. Wegen ihrer sehr durchdringenden Wirkung sind sie für den Menschen gefährlich. Energiereiche Gammastrahlung wird erst durch 15 cm dicke Bleiplatten abgeschirmt und durch Magnetfelder oder elektrische Felder nicht abgelenkt. Anders als bei den anderen Zerfallsarten tritt auch keine Elementumwandlung ein. Das heißt Ausgangskern AK und Endkern EK stellen das gleiche chemische Element dar. Hier die Reaktionsgleichung:
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allgemein:
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