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Wie radioaktive Stoffe zerfallen

Bis in alle Ewigkeit

Alphazerfall © MMCD

Wie lange strahlt ein radioaktives Element? Hört die Strahlung irgendwann einmal auf oder sendet solch ein Stoff bis in alle Zeiten Energie aus? Für jedes radioaktive Element gibt es eine charakteristische Größe, die die Zerfallsdauer beschreibt. Diese Halbwertszeit gibt an, wie lange es dauert, bis von der ursprünglichen Substanz genau die Hälfte zerfallen ist. In der Natur kommen Substanzen mit sehr unterschiedlichen Halbwertszeiten vor. Es gibt Isotope, die mit Werten von 10-9 Sekunden so extrem kurzlebig sind, dass sie sich praktisch kaum nachweisen lassen. Andere sind so langlebig, dass sich ihr Zerfall fast nicht beobachten lässt.

So beträgt die Halbwertszeit von Thorium-232 (das bedeutet, es handelt sich um ein Thorium-Isotop mit insgesamt 232 Protonen und Neutronen) 14 Milliarden Jahre. Seit Entstehung der Erde ist also nicht einmal die Hälfte aller Thorium-Atome einer Probe zerfallen. Auch die Substanzen, die zum Bau von Kernwaffen verwendet werden, zeichnen sich durch extrem lange Halbwertszeiten aus. Für Plutonium-239, das oft für die Produktion von Atombomben eingesetzt wird, beträgt sie 24.360 Jahre. Somit ist klar, dass ein Kernwaffeneinsatz die betroffenen Gebiete für Generationen verseuchen würde.

Wenn radioaktive Elemente zerfallen, entstehen meist instabile Zwischenstufen, die ihrerseits wieder mehr oder weniger schnell zerfallen. Die Reihenfolge der dabei entstehenden instabilen Isotope und Elemente folgt einem festen Schema, bis endlich ein Element erreicht wird, das nicht radioaktiv und somit stabil ist. Diese Reihenfolgen sind als Zerfallsreihen bekannt. Uran-238 zerfällt durch Alphastrahlung zu Thorium-234, dieses sendet Betastrahlen aus und wird zu Protactinium-234. Daraus bildet sich Uran-234, das wiederum zu Thorium-230 zerfällt. Durch Aussenden eines Alphateilchens entsteht Radium-226. Erst nach weiteren fünf Alpha- und vier Betazerfällen entsteht endlich ein stabiles Endprodukt, nämlich Blei.

Alle Elemente, die natürlich vorkommen und im Periodensystem oberhalb von Bismut stehen, sind radioaktiv. Es gibt aber weit mehr radioaktive Substanzen als diese natürlichen. Seit es 1933 erstmals gelang, einen künstlichen radioaktiven Stoff durch den Beschuss von Aluminium mit Alphapartikeln zu erzeugen, hat sich unter den Forschern ein regelrechter Wettstreit entwickelt, immer neue künstliche Substanzen zu erzeugen. So wurden seit dieser Zeit sehr viele Kernreaktionen entdeckt und die Physiker beschossen alle möglichen Elemente mit den verschiedensten Teilchen, ob Protonen, Neutronen oder Alphapartikeln. Auf diese Weise sind heutzutage mehr als 400 künstlich erzeugte radioaktive Substanzen bekannt, die teilweise so kurzlebig sind, dass die Wissenschaftler kaum ihre Existenz nachweisen können.

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Stand: 27.02.2003

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Radioaktivität
Zerfall auf Raten...

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Von Teilchen und Wellen
Die Natur der radioaktiven Strahlung

Bis in alle Ewigkeit
Wie radioaktive Stoffe zerfallen

Von Becquerel bis Sievert
Das Prinzip der Strahlungsmessung

Strahlende Pioniere
Die Entdeckung der Radioaktivität

Zerstörung und Verwüstung
Was Strahlung im Körper anrichtet

Unsere tägliche Dosis
Natürliche und künstliche Strahlenbelastung

Strahlen für die Wissenschaft
Wozu Radioaktivität gut sein kann

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