Strahlung. Arten und Auswirkungen

Transkript

1 Strahlung Arten und Auswirkungen

2 Themen Alpha-Strahlung (α) Strahlung Zerfall Entdeckung Verwendung Beta-Strahlung (β) Entstehung Wechselwirkung mit Materie Anwendungen Forschungsgeschichte Gamma-Strahlung Allgemeines Entstehung Forschungsgeschichte Astronomie

3 Alpha-Strahlung hat eine Reichweite von nur wenigen cm hat eine sehr geringe Durchdringbarkeit kann schon durch Papier eingedämmt werden besteht aus Heliumkernen hat eine Masse (pro Heliumkern) von 4,005 U magnetisch schwerer ablenkbar als ein Beta- Teilchen einfach positiv geladen

4 Zerfall Massenzahl des Atoms wird um 4 verringert Ordnungszahl wird um 2 verringert Neues Element steht zwei Stellen vor Ausgangselement

5 Entdeckung erste nachgewiesene Form von Radioaktivität Entdeckung 1896 durch Antoine Henri Becquerel Marie Curie und Pierre Curie: Nachweis, dass Radium und Polonium ebenfalls Alphastrahler sind Alle drei erhielten 1903 den Nobelpreis für Physik Rutherford: weist 1908 die Identität der Alphateilchen als Heliumkerne nach

6 Verwendung Rauchmelder: messen die Leitfähigkeit der durch Alphastrahlen ionisierten Luft, da ^ Rauchpartikel die Leitfähigkeit herabsetzen Radionuklidbatterien In der Medizin NICHT genutzt (zu geringe Reichweite)

7 Beta-Strahlung Zerfall eines Neutron in ein Proton, Elektron und ein Antineutrino --> Elektron und Antineutrino verlassen den Kern Beta-Minus-Zerfall Alternative: Umwandlung eines Protons in ein Neutron, Positron und Neutrino --> Positron und Neutrino verlassen den Kern (seltener) Beta-Plus-Zerfall

8 Welchselwirkung der Beta-Strahlung Energieübertragung Ionisierung Elektron bzw. Positron treffen jeweils auf ihr Anti- Teilchen --> Annihilation und Gamma-Strahlung Menschen: Hautverbrennungen und Hautkrebs Wenn eingenommen, Folgen wie Krebs Abschirmung: einige Millimeter dickes Alublech Haben gewisse maximale Reichweite

9 Anwendungen Strahlentherapie Positronen-Emissions-Tomographie Strahlensterilisation

10 Forschungsgeschichte Ernest Rutherford und Frederick Soddy: Hypothese, dass Radioaktivität mit der Umwandlung von Elementen Führte zur Entdeckung der Neutrinos Beta-Plus-Zerfall wurde 1934 entdeckt

11 Gamma-Strahlung elektromagnetische Strahlung mit Quantenenergien über 200 kev Wellenlängen kürzer als 0,005 nm Kann von allen Strahlungsarten Materie am besten durchdringen Besteht aus ungeladenen Photonen und Quanten Bezeichnung wird v.a. verwendet, wenn der Entstehungsprozess unbekannt oder irrelevant ist Je höher die Ordnungszahl, desto besser die Abschirmung (--> Blei)

12 Entstehung Entsteht als Folge eines radioaktiven Zerfalls Der zurückbleibende Kern befindet sich in einem angeregten Zustand Beim Zerfall (Übergang in einen weniger angeregten Zustand) gibt der Kern freiwerdende Energie in Form von Gammastrahlung ab Alternative Entstehungsformen: Neutroneneinfang, andere Kernreaktionen oder Absorption eines Gamma-Quants

13 Forschungsgeschichte 1900: Paul Ulrich Villard entdeckt von Magnetfeldern unbeeinflusste Komponente der Radioaktivität mit hohem Durchdringungsvermögen von Materie Dritte Strahlungsart, deshalb der Name Gammastrahlung (Prägung durch Rutherford) 1914: Beweis, dass es eine elektromagnetische Strahlungsart ist durch Rutherford und Edward Andrade (mit Röntgenstrahlung vergleichbar)

14 Astronomie Gammablitze = Gammastrahlenexplosion Eines der energiereichsten Phänomene im Weltall Entstehungsmechanismus: nur ansatzweise geklärt Energiebetrag nimmt exponentiell mit der Eindringtiefe ab (--> unendliche Reichweite)

15 Zusammenfassung: alpha-strahlung hat eine geringe Reichweite von nur wenigen cm hat eine sehr geringe Durchdringbarkeit besteht aus Heliumkernen ist schwer magnetisch ablenkbar ist einfach positiv geladen

16 Zusammenfassung: beta-strahlung hat eine Reichweite von circa 10 cm hat eine mittelmäßige Durchdringbarkeit besteht aus Elektronen ist magnetisch leichter (als α-strahlung) ablenkbar ist negativ geladen

17 Zusammenfassung: gamma-strahlung besteht als elektromagnetische Welle, beziehungsweise aus Photonen hat keine Zerfallsgleichung, da keine Teilchenstrahlung vorliegt dehnt sich mit Lichtgeschwindigkeit aus

18 Thank you for your attention. Now you are allowed to ask questions.