Radioaktiver Zerfall

Warum zerfallen Atomkerne?

Grundlagen Drei Ursachen des radioaktiven Zerfalls
Ein Atomkern wird dann instabil, wenn er entweder
- zu groß ist,
- zu viele Neutronen enthält oder
- zu wenige Neutronen enthält.
Diese drei Grundursachen entsprechen den drei häufigsten Zerfallsarten. (S.u.)

Zerfallsarten Drei Grundformen des Zerfalls 1) α-Zerfall Beim α-Zerfall spaltet sich ein Klumpen aus zwei Protonen und zwei Neutronen, also der Kern eines Helium-Atoms aus einem großen Kern ab. Der Kern verliert dabei radikal an Masse. Die Massenzahl m sinkt um 4, die Kernladungszahl k um 2. Es gilt: $X_k^m\to Y_{k-2}^{m-4}+{\mathrm{He}}_2^4$ 2) β+-Zerfall Beim β+-Zerfall wandelt sich im Atomkern ein Proton in ein Neutron um. Die dabei freigesetzte positive Ladung wird über ein Positron - ein positiv geladenes Elektron und Bestandteil der Antimaterie - abgegeben. Die Massenzahl m ändert sich nicht, da die Anzahl der Kernteilchen gleich bleibt, Die Kernladungszahl k sinkt aber um 1. Es gilt: p →n + e+ und $X_k^m\to Y_{k-1}^m+e_1^0$ 2) β--Zerfall Beim β--Zerfall wandelt sich im Atomkern ein Neutron in ein Proton um. Die dabei freigesetzte negative Ladung wird über ein Elektron abgegeben. Die Massenzahl m ändert sich nicht, da die Anzahl der Kernteilchen gleich bleibt, Die Kernladungszahl k steigt aber um 1. Es gilt: n →p + e- und $X_k^m\to Y_{k+1}^m+e_{-1}^0$ Neben diesen Zerfallsarten gibt es noch weitere - wesentlich seltenere - Arten, z.B. die Neutronenabspaltung (Abgabe eines einzelnen Neutrons ohne weitere Umwandlung) , den Neutronen- oder Elektroneneinfang (Aufnahme eines Neutrons in den Kern bzw. Einfang eines Elektrons durch ein Proton und Umwandlung der beiden in ein Neutron) oder die spontane Kernspaltung (Zerfall eines großen Atomkerns in zwei kleinere Atomkerne, evtl. unter Abspaltung von weiteren Neutronen).

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