Ein Alphateilchen ist ein positiv geladenes Teilchen, das während der Zersetzung von verschiedenen radioaktiven Materialien emittiert wird. Es besteht aus zwei Neutronen und zwei Protonen und ist damit identisch mit Heliumkernen.
Aus technischer Sicht sind Alphateilchen oder Alphastrahlen eine Form von ionisierender Teilchenstrahlung mit hoher Energie.
Alpha-Teilchen werden typischerweise von radioaktiven Kernen schwerer Elemente im Periodensystem in einem Prozess namens Alpha-Zerfall emittiert. Diese schweren Elemente können beispielsweise die Isotope von Uran (U), Plutonium (Pu), Thorium (Th) oder Radium (Ra) sein.
Manchmal hinterlässt diese Zersetzung Atomkerne in einem angeregten Zustand. Folglich kann überschüssige Kernenergie mit der Emission von Gammastrahlung (Gammastrahlen) entfernt werden.
Was ist Alphastrahlung?
Alphastrahlung entsteht, wenn ein Atom radioaktiv zerfällt und dabei ein Alphateilchen emittiert. Bei Alphastrahlung wird das ursprüngliche Atom in ein anderes Element des Periodensystems umgewandelt, wodurch sein Atomgewicht um 4 Dalton und seine Ordnungszahl um 2 Einheiten reduziert werden.
Alphateilchen wechselwirken aufgrund ihrer Ladung und Masse stark mit Materie und bewegen sich nur wenige Zentimeter in der Luft.
Wie ist die Zusammensetzung der Alpha(α)-Teilchen?
Alphateilchen bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen, die durch eine starke Kraft zusammengehalten werden.
Aus chemischer Sicht sind Alphateilchen auch mit dem Symbol 4 He ++ zu identifizieren.
Alpha-Teilchen gehören zusammen mit dem 3 He-Isotop zur Familie der Elionen. Beta-Zerfall wird durch eine schwache Kraft vermittelt, während Alpha-Zerfall durch eine starke Kraft vermittelt wird.
Wie wirkt sich Alphastrahlung auf die Gesundheit aus?
Alphastrahlen wechselwirken aufgrund ihrer elektrischen Ladung stark mit Materie und werden daher leicht von Materialien absorbiert. Alphateilchen können nur wenige Zentimeter in der Luft fliegen.
Alphastrahlen können von den äußersten Schichten der menschlichen Haut absorbiert werden und können daher diese Schicht nicht durchdringen. Sie sind jedoch in der Lage, bei Aufnahme einer alpha-emittierenden Substanz über Nahrung oder Luft schwere Zellschäden zu verursachen .
Wenn Alphateilchen aufgenommen oder eingeatmet werden, wäre der Schaden größer als der durch jede andere ionisierende Strahlung. Wäre die Dosis der Alphastrahlen hoch genug, würden alle typischen Symptome einer Strahlenvergiftung auftreten.
Unterschiede zu Beta- und Gammastrahlung
Betastrahlungspartikel sind durchdringender als Alphapartikel, aber weniger schädlich. Sie legen größere Distanzen in der Luft und mit höherer kinetischer Energie zurück, können aber mit bestimmten Materialien leicht gestoppt werden.
Einige Beta-Partikel können die Haut durchdringen und Schäden verursachen. Wie bei Alpha-Partikeln sind Beta-Partikel jedoch gefährlicher, wenn sie eingeatmet oder verschluckt werden.
Auf der anderen Seite sind Gammastrahlen Photonen ohne Masse, aber mit viel Energie. Diese Art von Strahlung kann den Körper leicht durchdringen und ein erhebliches Gesundheitsrisiko darstellen.
Die Bedeutung von Alphateilchen im Atommodell von Rutherford
Rutherfords Experimente mit Alphateilchen hatten einen großen Einfluss auf die Entwicklung von Atommodellen in der Zukunft.
1909 nutzten Ernest Rutherford und seine Mitarbeiter die Eigenschaften von Alphateilchen, um ihre Studien über die Struktur des Atoms zu bestätigen.
Dieses Experiment veränderte die damalige Vision des Atoms (Thomsons Atommodell) in das neue Modell, das genau Rutherfords Atommodell genannt wird. Dieses Modell war die Grundlage für Bohrs Atommodell im Jahr 1913.
