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1. Radioaktivität und ihre Wirkung
1.1 Radioaktivität oder Strahlung: Was ist das eigentlich?
Als radioaktiv bezeichnet man Stoffe, deren Atomkerne zerfallen und dabei Energie in Form von
Strahlung freisetzen. Diese Strahlung ist so stark, dass sie die atomare Struktur anderer Stoffe beim
Durchdringen verändert: Sie verdrängt negativ geladene Teilchen, sogenannte Elektronen. Die übrig
bleibenden Atome oder Moleküle sind elektrisch positiv geladen, man bezeichnet sie als Ionen. Die
von radioaktiven Stoffen ausgehende Strahlung wird deshalb auch als ionisierende Strahlung
bezeichnet.
Physik: Grundlagen kurz erklärt
Radioaktive Stoffe können natürlich vorkommen oder künstlich erzeugt werden. Bekannte Beispiele
sind Uran, Radium, Plutonium oder zum Beispiel das radioaktive Edelgas Radon. In der Natur
existieren aber auch radioaktive „Varianten“ sehr vieler anderer, normalerweise stabiler Stoffe: Als
sogenannte Nuklide oder Isotope bezeichnet man Substanzen, deren Atomkern zusätzliche
subatomare Teilchen enthält, nämlich zusätzliche Neutronen. Sie weisen meist die gleichen
chemischen Eigenschaften wie die „normale“ Form auf, sind aber weniger stabil. Viele können
deshalb radioaktiv zerfallen.
Ein Beispiel ist Kohlenstoff: Der Kern von Kohlenstoffatomen (chemische Abkürzung „C“) enthält
normalerweise sechs Protonen und genauso viele Neutronen; er wird umgeben von sechs
Elektronen. Eine Variante enthält zwar die gleiche Zahl an Protonen und Elektronen, weist aber zwei
zusätzliche und damit insgesamt acht Neutronen auf, und ist schwach radioaktiv. Die chemische
Schreibweise lautet „14C“. „14“ ist die sogenannte Massezahl, die man erhält, wenn man Protonen
und Neutronen eines Atoms zusammenzählt. 14C-Kohlenstoff kommt, wenn auch in geringen
Mengen, in allen lebenden Organismen vor.
Radioaktive Isotope existieren in der Natur auch von anderen chemischen Elementen. Viele lassen
sich heute auch künstlich herstellen.
Strahlung: Welle oder Teilchen?
Radioaktive, besser: ionisierende Strahlung lässt sich physikalisch sowohl als Strahl aus
energiereichen Teilchen wie auch als elektromagnetische Welle erklären: Beim Zerfall der instabilen
radioaktiven Substanzen können verschiedene Dinge passieren, je nach den Eigenschaften des
jeweiligen Stoffs, aber auch abhängig von der jeweiligen Situation.
Einige Stoffe setzen subatomare Teilchen aus dem Atomkern frei; den Strom aus diesen Protonen
und Neutronen nennt man Alpha-Strahlung (α-Strahlung). Werden bei einem Zerfall Elektronen frei,
spricht man von Beta-Strahlung (β-Strahlung) oder Elektronenstrahlung. Gamma-Strahlung (γ-
Strahlung) ist eine besonders energiereiche Strahlung. Der häufig verwendete Begriff
Röntgenstrahlung steht für eine Strahlung, die im Spektrum sozusagen zwischen der Gamma-
Strahlung und einer besonders intensiven, aber nichtionisierenden ultravioletten Strahlung (UV)
liegt.
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