Aufbereitung der CERN - Masterclass für die Durchführung an ...

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Zerfallsprozesse
Die Radioaktivität
Ende des 19. Jahrhunderts entdeckte Wilhelm Röntgen eine Strahlung, die er X-Strahlung
nannte. Sie trat auf, wenn man einen Elektronenstrahl auf eine Metallplatte lenkte. Ebenfalls
in dieser Zeit machte auch Henri Becquerel seine Entdeckungen.
Schließlich fanden die Wissenschaftler drei verschieden Arten radioaktiver Strahlung, welche
mit den Buchstaben des griechischen Alphabets benannt wurden.
Alpha Strahlung sind Helium Atomkerne (2 p, 2 n):
Beta Strahlung sind schnelle Elektronen:
Gamma Strahlung besteht aus Photonen großer Energie:
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Die Röntgenstrahlung soll am Beispiel des Alpha-Zerfalls erklärt werden: Uran 238 ist ein
radioaktives Element mit einer recht großen Halbwertszeit und zerfällt in Thorium 234 und
ein Alpha-Teilchen, welches als Alpha-Strahlung entweichen kann. Alpha-Teilchen und
Thoriumatom haben zusammen weniger Masse als das Uran 238 Atom. Das liegt an der
Bindungsenergie, welche nach Einsteins Formel E = mc²
äquivalent zu Masse ist, die im
Uran noch da ist, aber danach in Bewegungsenergie für das Alpha Teilchen übergeht.
Wann welches Uranatom zerfällt, ist dabei nicht bekannt. Man weiß nur, dass im Mittel nach
4.460.000.000 Jahren nur noch die Hälfte vorhanden ist. Diese Vorgang gibt der
Halbwertszeit seinen Namen. „Es ist ärgerlich, glauben zu müssen, dass der Zufall
physikalische Abläufe bestimmen soll. Der Kommentar von Einstein zu dieser Idee lautete
‚Gott würfelt nicht!’ (Einstein behielt nicht recht.)“ 45
Der Z-Zerfall
Die Zerfälle in der Teilchenphysik geschehen ähnlich wie der Alpha-Zerfall, jedoch in sehr
viel kürzeren Zeiten. Ein elementares Teilchen kann aber nicht einfach zerfallen. Es wandelt
sich viel eher um. Ein schweres Teilchen „zerfällt“ also in ein leichteres Teilchen und in ein
Botenteilchen. Das
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Z -Teilchen hat eine mittlere Lebensdauer von
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10 − Sekunden, bevor es
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