Alphastrahlung und -zerfall

Definition

Die Alphastrahlung (oder auch α-Strahlung geschrieben) ist eine Art von ionisierender Strahlung, welche beim radioaktiven (Alpha-)Zerfall auftritt. Die Reichweite beträgt in der Luft nur zehn Zentimeter, wodurch schon ein Blatt Papier als Abschirmung ausreichen kann. Es handelt sich um eine Teilchenstrahlung, bestehend aus Helium-4-Atomkernen, die aus zwei Protonen und zwei Neutronen bestehen.

 

Vorgang

Der Alphazerfall (kurz: α-Zerfall) tritt bei instabilen Nukliden auf, bei denen die Kernkräfte die abstoßenden Kräfte der Protonen untereinander nicht vollständig aufheben können. Der Kern hat deshalb das Bestreben, in einen stabileren Zustand überzugehen. Dazu formiert sich im Atomkern ein Helium-4-Atomkern (kurz: 42He oder α), ein sogenanntes Alphateilchen. Das Alphateilchen kann zwar klassisch das Potential der starken Wechselwirkung nicht überwinden, verlässt den Mutterkern jedoch mittels des Tunneleffekts mit einer Anfangsgeschwindigkeit von etwa 1500020000kms. Den Strom von aus vielen Kernen ausgesandten Alphateilchen bezeichnet man auch als Alphastrahlung (kurz: α-Strahlung) .

Nach dem Ausstoß des Alphateilchens verbleibt der Atomkern unter Umständen in einem angeregten Zustand. Der Übergang in den Grundzustand ist mit dem Aussenden von Gammastrahlung (Gammaübergang) verbunden.

 

Reichweite

Die Reichweite von Alphastrahlung hängt sowohl von der Energie der Alphateilchen als auch von dem Material ab, in dem sie sich bewegen. Grundsätzlich ist die Reichweite von Alphastrahlung jedoch gering, insbesondere im Vergleich mit Beta- und Gammastrahlung. Alphastrahlung kann bereits von einem Blatt Papier fast völlig abgeschirmt werden. Für den Menschen ist Alphastrahlung daher besonders gefährlich, wenn ihre Quelle in den Körper aufgenommen wird, z.B. durch Essen oder Einatmen.

 

Tab. 1 zeigt die mittlere Reichweite von Alphateilchen in verschiedenen Materialien in Abhängigkeit von der Energie der Alphateilchen.

 

Alphateilchen dringen im Gegensatz zu anderen ionisierenden Strahlungen nicht sehr tief in Materie ein, da sie elektrisch geladen sind und eine relativ große Masse von 4 u

besitzen. Daher können Alphateilchen in der Regel schon durch ein Blatt Papier oder einige Zentimeter Luft abgeschirmt werden. (Die Reichweite eines Alphateilchens mit einer Energie von 10 MeV in der Luft beträgt ungefähr 10 cm).

 

Wirkung Auf den Menschen

 

Außerhalb des Körpers

Alphastrahlung dringt von außen nur in die oberen, toten Hautschichten ein. Sie ist daher relativ ungefährlich, da keine lebenden Zellen geschädigt werden.

 

Innerhalb des Körpers

Ist ein Alphastrahler z.B. durch Aufnahme mit der Nahrung oder durch Einatmen in den Körper gelangt, so werden lebende Zellen im Umkreis des Strahlers geschädigt, eine große Gefahr für den Organismus.

Bei bestimmten radioaktiven Isotopen kommt es dabei auch zur Einlagerung der Stoffe in bestimmten Organen. Dies führt zu einer hohen Strahlenbelastung auf einem kleinen Raum, die das Organ stark schädigen kann.

Besonders gefährlich ist die Bestrahlung Eizellen, Samenzellen und Embryonen im Mutterleib, da diese sich permanent teilen und so den Defekt an viele Zellen weitergeben. Die Folge sind in der Regel schwere Behinderungen der Kinder.

Es gibt zwei Kategorien in denen man die Auswirkung der Strahlung unterteilt:

Stochastische Strahlenwirkung wie zum Beispiel Krebs, tritt zu einem willkürlichen späteren Zeitpunkt ein, die Wahrscheinlichkeit hängt von der Energie Dosis ab, nicht jedoch die schwere der Krankheit.

Deterministischen Strahlenwirkungen treten bereits kurz nach der Exposition auf und werden Strahlenkrankheiten genannt. Die schwere der Symptome steigt mit der Energiedosis. Unterhalb einer bestimmten Dosisschwelle treten keine Symptome auf. (Kopfschmerzen, Übelkeit, Erbrechen und Durchfall)

 

Aufgabe:

Alexander Litwinenko war zunächst russischer Agent, floh aber und arbeitete dann für den MI6. 2006 wurde er unter nie völlig geklärten Umständen vergiftet. Er litt unter anderem an extremer Übelkeit, heftigem Erbrechen, Atemnot und verlor sein Haar, bis er am 23. November 2006 nach drei langen Wochen an der Vergiftung verstarb.

 

Doch womit wurde Litwinenko vergiftet?

 

                            

     

Quellen

https://naturwissenschaften.bildung-rp.de/fileadmin/user_upload/naturwissenschaften.bildung-rp.de/_Alt/Neuer_Lehrplan/Physik/Themenfeld_5/UG2/Sequenz_2/HR_Ph_TF5_UG2_S2_Strahlungsarten_AB.pdf

http://www.abi-physik.de/buch/kernphysik/alphastrahlung/

https://www.leifiphysik.de/kern-teilchenphysik/radioaktivitaet-einfuehrung/grundwissen/alphazerfall-und-alphastrahlung

https://www.mensch-und-atom.org/index.php/de/hintergrundneu2/strahlung/item/121-alpha-beta-und-gammastrahlung

https://cdn.prod.www.spiegel.de/images/4a0c80db-0001-0004-0000-000001075373_w1280_r1.77_fpx52.87_fpy54.98.jpg

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