Α-Strahlung

Alphastrahlung ist eine Art von ionisierender und radioaktiver Strahlung, die beim Alphazerfall, einem radioaktiven Zerfall, engtsteht. Es handelt sich dabei um eine Teilchenstrahlung bestehend aus Helium-4-Atomkernen, welche aus zwei Protonen und zwei Neutronen besteht.

Alpha - Zerfall

Beim Alpha-Zerfall werden Heliumkerne emittiert. Die Masse des Atomkerns nimmt dabei um 4 Einheiten und seine Ladung um 2 Einheiten ab. Typische Elemente mit Alpha-Zerfall sind die schweren Elemente am Ende des Periodensystems. Alpha-Zerfall wird dann möglich, wenn die Abstrahlung des Alpha-Teilchens Energiegewinn für das Gesamtsystem ergibt. Die emittierten Alpha-Teilchen besitzen eine definierte Energie, die vom jeweiligen Kernzerfall abhängt.

Eigenschaften

Energie

Die Energie eines Alphateilchens liegt typischerweise in der Größenordnung von 2 bis 5 MeV. Alphateilchen aus künstlich erzeugten Nukliden können aber durchaus Energien von über 10 MeV besitzen.

Wechselwirkung

Bei der Wechselwirkung der Alphastrahlung mit Materie kommt es zur Ionisation der Atome oder Moleküle der durchstrahlten Materie. Dabei verliert das α-Teilchen Energie und wird dadurch langsamer. Da die Ionen in sehr großer Dichte erzeugt werden, verlieren α-Teilchen ihre Energie auf sehr kurzer Strecke. In Luft beträgt die Reichweite nur 4 bis 10 cm, im Gewebe sogar weniger als 0,1 mm. So lassen sich Alphastrahlen also bereits durch ein Blatt Papier abschirmen. Die geringe Reichweite von Alphastrahlen in Luft bewirkt, dass in ca. 10 cm Entfernung von der Strahlenquelle keine Belastung des Menschen auftreten kann.

Nachweis

Zum Nachweis von Alphastrahlung eignen sich Teilchendetektoren. Allerdings muss die Strahlung das Innere des Detektors erreichen können. Geeignet sind z. B. der Geiger-Müller-Zähler. Für genaue Messungen, etwa zur Bestimmung des Energiespektrums der Strahlung, müssen sich Strahlenquelle und Detektor in einem gemeinsamen Vakuum befinden.

Anwendungen

Alphastrahler werden hauptsächlich in Ionisationsrauchmeldern und Isotopenbatterien verwendet.

Forschungsgeschichte

Alphastrahlung war die erste nachgewiesene Form von Radioaktivität. Antoine Henri Becquerel entdeckte sie 1896 durch die Schwärzung von lichtdicht verpackten Fotoplatten durch Uransalze. Weitere Forschungen von Marie Curie und Pierre Curie führten unter anderem zur Isolation der Uran-Zerfallsprodukte Radium und Polonium und dem Nachweis, dass diese ebenfalls Alphastrahler sind. Ernest Rutherford zeigte 1898 die Unterscheidbarkeit verschiedener Arten radioaktiver Strahlung durch ihr unterschiedliches Durchdringungsvermögen und prägte dabei die Bezeichnungen α- und β-Strahlung. Durch Beobachtung der Spektrallinien bei Gasentladung konnte Rutherford 1908 die Identität der Alphateilchen als Heliumkerne nachweisen.

Erstellt von Tuan Nguyen und Lukas Lorenczik