Arten der Radioaktivität

Radionuklide zerfallen zusammen mit der Emission von Teilchen oder elektromagnetischer Strahlung in Tochternuklide. Zu den fundamentalen Kernemissionen gehören Alpha-Teilchen, Beta-Teilchen, Positronen, Neutronen, Gammastrahlen und Röntgenstrahlen.

Ein Alpha-Teilchen besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen und ähnelt dem Helium-4-Kern. Jedes dieser Teilchen hat eine Ladung von zwei plus. Der Alpha-Zerfall reduziert die Ordnungszahl um zwei und die Massenzahl um vier, wie die Umwandlung von Polonium-210 in Blei-206.

Der Beta-Minus-Zerfall ist eine Emission hochenergetischer Elektronen aus dem Kern durch Umwandlung eines Neutrons in ein Proton. Das Tochternuklid hat ein zusätzliches Proton, und seine Ordnungszahl ist um eins größer als die des Mutternuklids.

Während des Prozesses nimmt die Anzahl der Neutronen um eins ab, die Anzahl der Protonen jedoch um eins. Somit bleibt die Massenzahl unverändert.

Beta-plus-Zerfall ist die Umwandlung eines Protons in ein Neutron, wobei ein positiv geladenes Teilchen aus dem Kern emittiert wird. Dieses Teilchen hat die gleiche Masse wie ein Elektron, was es zu einem Antiteilchen des Elektrons macht, und wird als Positron bezeichnet. Das emittierte Positron reduziert die Ordnungszahl eines Tochternuklids um eins.

Das Positron ist kurzlebig, weil es schnell mit einem Elektron kollidiert und beide Teilchen vernichtet werden. Ihre Energie wird in Form von zwei 511 keV Gammastrahlen freigesetzt.

Die Emission von Gammastrahlung tritt auch auf, wenn ein angeregtes Tochternuklid in seinen nuklearen Grundzustand zerfällt. Der Beta-Minus-Zerfall von Kobalt-60 erzeugt also ein angeregtes Nickel-60, das beim Absinken in den nuklearen Grundzustand zwei Gammastrahlen emittiert.

Die Massenzahl und die Ordnungszahl ändern sich während des Gammazerfalls nicht. Die Emission von Gammastrahlung erfolgt in Kombination mit anderen Kernzerfallsreaktionen.

Neutronenemission ist der Ausstoß eines Neutrons aus dem Kern. Sie kann spontan geschehen, wie der Zerfall von Beryllium-13 zu Beryllium-12, oder als Reaktion auf den Beschuss durch Gammastrahlen oder Teilchen. Die Ordnungszahl bleibt dabei unverändert, während die Massenzahl um eins abnimmt.

Die Umwandlung von Kalium-40 in Argon-40 ist ein Beispiel für die Emission von Energie durch Elektroneneinfang. Der Kaliumkern fängt ein inneres Elektron im Atom ein, und ein Proton wandelt sich in ein Neutron um. Ein äußeres Elektron fällt auf die innere Ebene, um die Lücke zu füllen, die durch eine Emission von Röntgenstrahlen mit einer Energie gekennzeichnet ist, die dem Übergang entspricht.

Die Durchdringungskraft der Alpha-Teilchen, die die massereichsten der Kernteilchen sind, ist sehr gering, während Gammastrahlung die meisten Materialien durchdringt. Neutronen und Beta-Teilchen können durch relativ leichte Materialien effektiv blockiert werden.