Jeder kennt dieses Symbol. Doch was bedeutet dieses Zeichen auf den Warnschildern eigentlich? Und was ist radioaktive Strahlung genau und warum ist sie gefährlich?
Als radioaktive Strahlung bezeichnet man den Zustand, in dem sich instabile Atome befinden. In diesem Zustand verändern sich ihre Beschaffenheit und/oder die anderer Atome oder Moleküle, mit denen sie in Kontakt kommen.
Ein Atom besteht aus einem Kern und den Schalen. Der Atomkern besteht aus positiv geladenen Protonen und neutralen Neutronen. Die Schalen sind Bahnen, auf denen sich die negativ geladenen Elektronen befinden: So beschreibt es das Atommodell nach Niels Bohr. Die Zusammensetzung des Atomkernes bestimmt, um welches chemische Element es sich handelt. Wasserstoff z.B. besteht aus einem Proton. Das Elektron wird vom Proton angezogen. Das Proton ist der Atomkern. Andere Atome haben noch mehr Protonen im Kern. Damit sie sich nicht abstoßen, weil alle Protonen positiv geladen sind, braucht es neutrale Neutronen. Die erzeugen eine Wechselwirkung, die den Kern stabilisiert.
Wenn die Verhältnisse zwischen Teilchen, aus denen das Atom besteht, das Gleichgewicht zwischen Ladung und Wechselwirkung stören, wird das Atom instabil. Solche instabilen Atome nennt man Radionuklide. Diese senden Strahlung aus, die radioaktive Strahlung. Diese Strahlung entsteht also, wenn das Gleichgewicht zwischen den Ladungen und Wirkungen der Teilchen gestört ist und das Atom zerfällt, deshalb gibt es drei Arten von Strahlung:
1. Alphastrahlung
Alphastrahlung entsteht beim Alphazerfall, dabei hat der Atomkern zwei Protonen und zwei Neutronen zu viel. Die wirft er als eigenen Atomkern aus, der wird dann auch Alphateilchen genannt. Dieses Teilchen ist ein Helium-Atomkern, hat aber keine Elektronen, also ist die Ladung der beiden Protonen unausgeglichen. Atome mit einer unausgeglichenen Ladung zwischen Protonen und Elektronen nennt man Ionen. Der Atomkern hat jetzt zwei Protonen und zwei Neutronen weniger, deshalb ist der nach dem Alphazerfall ein anderes Element.
2. Betastrahlung
Die Betastrahlung entsteht durch Betazerfall. Betazerfall kann auf zwei Weisen ablaufen: Beta+ und Beta- Zerfall.
Beim Beta- Zerfall hat ein Atomkern zu weinig Protonen, deshalb muss ein Neutron seine Ladung von neutral zu positiv ändern. Dabei entsteht ein negativ geladenes Elektron, das Beta- Teilchen genannt wird, deshalb Beta- Zerfall. Beim Beta+ Zerfall wird ein Proton zu einem Neutron, dafür gibt es ein positiv geladenes Positron ab, das Beta+ Teilchen. Dieses existiert, aber nicht lange, da es – wenn es auf ein Elektron stößt – sofort zerstört wird. Weil sich beim Betazerfall auch die Anzahl von Protonen oder Neutronen ändert, ist das Atom danach auch ein anderes Element.
3. Gammastrahlung
Die Gammastrahlung hat etwas Besonderes: Es gibt kein Gammateilchen. Der Atomkern bleibt unverändert. Gammastrahlung entsteht nach Alpha- oder Betazerfall. Dafür muss das Atom einen Energieüberschuss haben, der vom Atom in Form von starken elektromagnetischen Wellen ausgeworfen wird. Das ist die Gammastrahlung.
Das Phänomen, dass Atome zerfallen, wurde 1898 von den genialen Physikern Marie und Pierre Curie entdeckt. Dass Atome eine Strahlung aussenden, war schon wenige Jahre vorher von Henri Becquerel und Wilhelm Röntgen entdeckt worden. Als Marie und Piere das strahlende Atom Uran untersuchten, bemerkten sie, dass die Proben stärker strahlen als es die Uran Atome alleine könnten. So entdecken sie in den Proben das Element Radium und ein neues Element, das sie Polonium nennen. Diese anderen Elemente mussten aus dem Uran entstanden sein.
Diese Drei Strahlungstypen machen die radioaktive Strahlung aus, die auch als ionisierende Strahlung bezeichnet wird. Doch warum ist das gefährlich?
Wie oben beschrieben halten Atome sich über ein Gleichgewicht zusammen. Wenn z.B ein Alphateilchen aus dem Atomkern geboren wird, will es die positive Ladung seiner beiden Protonen durch Elektronen ausgleichen, die es anderen Atomen entreißen kann. Wenn ein Alphateilchen auf z.B. Haut trifft, entreißt es den Atomen unserer Haut Elektronen, das macht sie zu Ionen, geladenen Teilchen, die ihre Elektronen wieder haben wollen und so die Verbindungen zu anderen Atomen ändern. So kann alles auf unserer Haut von der Zellwand bis zur DNA verändert oder sogar zerstört werden.
Bei Beta- Strahlung werden Bindungen der Atome durch ein zusätzliches Elektron durcheinandergebracht und bei Beta+ Strahlung trifft das erzeugte Positron auf ein Elektron und beide löschen sich aus, wobei sie Energie freisetzen. Gammastrahlung ist am gefährlichsten, Alphastrahlung kann durch ein Blatt Papier- und Beta Strahlung von einigen Metallen zurückgehalten werden. Aber Gammastrahlung ist eben ja kein Teilchen, sondern besteht nur aus elektromagnetischen Wellen, die noch durch Bleiwände das Landungsgleichgewicht von Atomen stören kann.
Ach ja, und jetzt haben wir auch das Symbol erklärt: Es zeigt ein dreiblättriges Kleeblatt.
In meiner Freizeit arbeite ich an einer Rakete und setze mich auch sonst viel mit Naturwissenschaften auseinander. Ich arbeite aber auch in der Veranstaltungstechnik an der Schule 😉 Außerdem koche ich sehr gerne und verbringe die meiste Zeit des Tages am PC.