Radioaktivität

Radioaktivität ist die Erscheinung bei einer Reihe von Nukliden, sich von selbst, ohne äußere Einwirkung, umzuwandeln und dabei eine charakteristische Strahlung abzugeben. Diese Strahlung wird als radioaktive Strahlung bezeichnet und kann Alphastrahlung, Betastrahlung oder Gammastrahlung sein.

Natürliche Radioaktivität

Die natürliche Radioaktivität wurde 1896 von dem französischen Physiker HENRI BECQUEREL (1852-1908) am Uran entdeckt. Uran, das auf einer lichtdicht verpackten Fotoplatte abgelegt war, bewirkte eine deutliche Belichtung der Fotoplatte (Bild 1), die nur durch eine bis dahin unbekannte Art von Strahlung hervorgerufen sein konnte. Sie wurde zunächst als BECQUEREL-Strahlung bezeichnet. 1898 fanden MARIE CURIE (1867-1934) und ihr Ehemann PIERRE CURIE (1859-1906) die radioaktiven Elemente Polonium und Radium. Sie führten auch den Begriff Radioaktivität und radioaktive Strahlung in die Wissenschaft ein.
Heute sind ca. 50 verschiedene natürliche Radionuklide bekannt. Mit wenigen Ausnahmen, z. B. Kohlenstoff-14, sind es Atomkerne von schweren Elementen, also von Elementen mit Ordnungszahlen zwischen 81 (Thallium) und 92 (Uran). Oberhalb der Ordnungszahl 83 (Bismut) zeigen alle in der Natur vorkommenden Atomkerne Radioaktivität und lassen sich in eine Zerfallsreihe einordnen, von denen es in der Natur vier verschiedene gibt.

Künstliche Radioaktivität

Es ist auch möglich, Radionuklide durch Bestrahlung von Atomkernen mit Teilchen (z. B. Neutronen, Protonen, Alphateilchen) zu erzeugen. Die Erscheinung, dass künstlich hergestellte Nuklide radioaktiv sein können, wird als künstliche Radioaktivität bezeichnet.
Bild 2 zeigt ein Beispiel: Bei Bestrahlung von Beryllium mit doppelt positiv geladenen Heliumkernen (Alphastrahlung) entsteht ein Kohlenstoffisotop. Es zerfällt unter Abgabe eines Neutrons und von Gammastrahlung.
Die künstliche Radioaktivität wurde 1934 von dem Ehepaar IRENE JOLIOT-CURIE (1897-1956) und FREDERIC JOLIOT-CURIE (1900-1958) entdeckt. Sie bestrahlten Aluminium mit Alphateilchen und beobachteten die Emission von Positronen:

$\begin{array}{l}{}_{13}{}^{27}\text{A}\text{l}+{}_2{}^4\text{H}\text{e}\to {}_{15}{}^{30}\text{P}+{}_0{}^1\text{n}\\ {}_{\text{15}}{}^{\text{30}}\text{P}\to {}_{14}{}^{30}\text{S}\text{i}+{}_{+1}{}^0\text{e}\end{array}$

Heute sind insgesamt über 2.770 verschiedene Nuklide bekannt, von denen die meisten künstliche Radionuklide sind.

Quellen der Radioaktivität
Radioaktivität in der Natur hat im Wesentlichen vier verschiedene Quellen:

1. Auf der Erde kommen natürliche Radionuklide mit sehr großer Halbwertszeit vor. Sie wurden bei der Entstehung der Erde gebildet und existieren wegen ihrer großen Halbwertszeit auch heute noch.
2. Natürliche Radionuklide wandeln sich über viele Zwischenkerne allmählich in ein stabiles Nuklid um. In diesen Zerfallsreihen sind die Zwischenkerne wieder radioaktiv.
3. In der Erdatmosphäre werden durch kosmische Strahlung ständig Radionuklide mit relativ kurzer Halbwertszeit gebildet.
4. Kosmische Strahlung selbst ist - wenn auch zu einem kleinen Teil - radioaktive Strahlung.