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Kernkraftwerk Isar, Deutschland

Abgebrannten Kernbrennstoff Pool

Turbine eines Kernkraftwerks

Betateilchen

Betateilchen

Was ist ein Betateilchen?

Ein Beta (β) -Partikel ist ein Elektron, das von einem radioaktiven Ereignis abgefeuert wird.

Nach dem Fajans-Gesetz erhöht sich die elektrische Ladung eines Atoms, wenn es ein Beta-Teilchen emittiert, um eine positive Einheit, und die Anzahl der Atommassen ändert sich nicht. Dies liegt daran, dass die Masse oder Massenzahl nur die Anzahl der Protonen und Neutronen darstellt, wobei in diesem Fall die Gesamtzahl nicht beeinflusst wird, da ein Neutron ein Elektron "verliert", sondern zum Proton wird wird ein Neutron zum Proton und daher ändert sich die Gesamtzahl der Atommassen (Protonen plus Neutronen) nicht.

Die Wechselwirkung von Betateilchen mit Materie hat im Allgemeinen einen zehnmal größeren Wirkungsbereich und eine Ionisierungskraft von einem Zehntel im Vergleich zur Wechselwirkung von Alphateilchen. Mit wenigen Millimetern Aluminium lassen sie sich komplett blockieren.

In Bezug auf die Gesundheit dringen Beta-Partikel nur mäßig in lebendes Gewebe ein und können spontane Mutationen in der DNA verursachen.

Beta-Quellen können in der Strahlentherapie verwendet werden, um Krebszellen abzutöten.

Definition von Beta-Strahlung

Beta- Strahlung ist eine Form von ionisierender Strahlung, die von bestimmten Arten radioaktiver Kerne ausgestrahlt wird.

Diese Strahlung hat die Form von Beta (β) -Partikeln, bei denen es sich um energiereiche Partikel handelt, die in einem als Beta-Zerfall bekannten Prozess aus einem Atomkern ausgestoßen werden. Es gibt zwei Formen des Beta-Zerfalls, β - und β +, die jeweils ein Elektron oder ein Positron emittieren.

Beim β - Zerfall wird aus einem Neutron ein Proton, ein Elektron und ein Elektron Antineutrino (das Antiteilchen des Neutrinos).

Beim β + -Zerfall (beobachtbar in protonenreichen Kernen) interagiert ein Proton mit einem elektronischen Antineutrino, um ein Neutron und ein Positron zu erhalten (ein direkter Protonenzerfall im Positron wurde noch nicht beobachtet).

Aufgrund der Anwesenheit des Neutrinos treten das Atom und das Beta-Teilchen normalerweise nicht in entgegengesetzte Richtungen zurück. Diese Beobachtung schien gegen das Prinzip der Energie- und Impulserhaltung zu verstoßen, aber als solches schien es unwahrscheinlich, dass Wolfgang Pauli die Existenz eines dritten neutralen Teilchens postulierte, dessen Name, Neutrino, vom Italiener Edoardo geprägt wurde. Amaldi, ein enger Mitarbeiter von Enrico Fermi, der seinerseits eine Theorie des Beta-Zerfalls entwickelte, die in einem optimalen Näherungsbereich immer noch als gültig angesehen werden kann. Dieser Rückgang wird durch schwache Atomkraft vermittelt.

Eigenschaften von Beta-Partikeln

Die Energie der Betateilchen verteilt sich abhängig vom zerfallenden Isotop kontinuierlich von Null bis zu einem bestimmten Maximum. Diese maximale Energie liegt im Bereich von 2,5 keV (für Rhenium-187) bis zu zehn MeV (für kurzlebige Kerne außerhalb der Beta-Stabilitätslinie).

Beta-Strahlen weichen unter dem Einfluss von elektrischen und magnetischen Feldern von der geradlinigen Richtung ab. Die Geschwindigkeit der Teilchen in Betastrahlen liegt in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit. Betastrahlen können Gase ionisieren, chemische Reaktionen hervorrufen, Lumineszenz hervorrufen und auf Fotoplatten einwirken. wie bei den Experimenten von Antoine Henri Becquerel, die ihn zur Entdeckung der Radioaktivität führten.

Beta-Zerfall

Beta-β-Zerfall ist eine Art radioaktiver Zerfall, der durch eine schwache Wechselwirkung und die Änderung der Kernladung in einem verursacht wird, ohne die Massenzahl zu ändern. Bei diesem Zerfall emittiert der Kern ein Beta-Teilchen (das ein Elektron oder ein Positron sein kann) sowie ein neutrales Teilchen mit einem Spin des gesamten Mediums (elektronisches Antineutrino oder elektronisches Neutrino).

Traditionell beinhaltet Beta-Zerfall zwei Arten von Zerfall:

  • Der Kern (oder Neutron) emittiert ein Elektron und ein Antineutrino - "Beta minus Zerfall" (β -).
  • Der Kern sendet ein Positron und ein Neutrino aus - "Beta plus Zerfall" (β +).

Beim elektronischen Zerfall entsteht ein Antineutrino, beim Zerfall von Positronen ein Neutrino. Dies liegt am Grundgesetz der Erhaltung der Ladung von Leptonen.

Beta-Zerfälle umfassen neben den β- und β + -Zerfällen auch das Einfangen von Elektronen, bei denen der Atomkern ein Elektron aus seiner Elektronenhülle einfängt und ein Elektronenneutrino emittiert. Neutrinos (Antineutrinos) interagieren im Gegensatz zu Elektronen und Positronen extrem schwach mit Materie und eliminieren einen Teil der verfügbaren Zersetzungsenergie.

Verwendung von Beta-Partikeln

Im Bereich der Kernenergie finden Beta-Partikel medizinische Anwendung. Diese β-Partikel können zur Behandlung von Gesundheitsproblemen wie Augen- und Knochenkrebs sowie als Marker verwendet werden. Strontium 90 ist das am häufigsten verwendete Material zur Herstellung von Beta-Partikeln.

Beta-Partikel werden auch zur Qualitätskontrolle verwendet, um die Dicke eines Elements wie Papier zu testen, das durch ein Rollensystem gelangt. Ein Teil der Beta- Strahlung wird beim Durchgang durch das Produkt absorbiert. Ist das Produkt zu dick oder zu dünn, wird eine entsprechend unterschiedliche Strahlungsmenge absorbiert. Ein Computerprogramm, das die Qualität des hergestellten Papiers überwacht, bewegt die Walzen, um die Dicke des Endprodukts zu ändern.

Eine Beleuchtungsvorrichtung namens Betalight enthält Tritium und Phosphor. Wenn das Tritium zerfällt, emittiert es Betateilchen. Sie treffen das Match und verursachen, dass das Match Photonen aussendet, wie die Kathodenstrahlröhre eines Fernsehers. Die Beleuchtung benötigt keine externe Energie und dauert an, solange das Tritium vorhanden ist (und die Streichhölzer chemisch nicht verändert werden). Die erzeugte Lichtmenge wird in 12,32 Jahren, der Halbwertszeit des Tritiums, auf die Hälfte ihres ursprünglichen Werts abnehmen.

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Referenzen

Geändert am: 31. Januar 2020