Frage von jeffstar, 51

Gammastrahlung Erklärung?

Ich halte bald einen Physik Vortrag über Alpha, Beta und Gammastrahlung und über den Alpha-Beta-Zerfall. Ich hab soweit eigentlich alles verstanden bis auf die Sache mit der Gamma-Strahlung, daraus werde ich irgendwie nicht schlau. Ich habe auch schon gegoogelt, habe das aber auch nicht verstanden. Also Gammastrahlung ändert den Energiezustand des Kerns, wenn ich es soweit richtig verstanden.  Und da war irgendeine Gleichung von Einstein, dass hat mich dann total verwirrt. Wäre sehr dankbar für eine ausführliche Erklärung.Vielen Dank im Voraus.

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von DTTruestoner, 34

Moin,

wenn ich dich richtig verstehe, willst du wissen woher die Gammastrahlen kommt. 

Sie entsteht (anders als Röntgenstrahlung, die in der Schale entsteht) u.a. bei Kernzerfall. Es gibt (weißt du ja schon) alpha- und beta-Zerfall. Dort zerfallen Kerne oder Kernteilchen.

Nach einem Zerfall kann ein Kern angeregt sein. Das Wort hast du bestimmt schonmal gehört in Bezug auf Elektronen, die in der Schale angeregt werden und in eine höhere Schale mit einem höheren Energieniveau springen und beim zurückspringen die Energie wieder frei geben. So entsteht z.B. Licht oder Röntgenstrahlung. Ein Kern, der angeregt ist, rotiert schneller als er es sonst würde, also hat er eine höhere kinetische bzw. Rotationsenergie. Die gibt er wieder frei in Form von Gammastrahlung. 

Ein Kern kann z.B. durch einen alpha- oder beta-Zerfall angeregt werden. Hier käme dann auch Einstein in's Spiel. Ich müsste nun wissen auf welche Formel du hinaus willst um dir weiter zu helfen.

Antwort
von Discipulus77, 23

Als Ergänzung zu DTTruestoner: Die angeregten Kerne rotieren schneller. Aber du weißt doch bestimmt, das E = mc^2 gilt. Energie und Masse sind äquivalent. Als "Äquivalenzfaktor" gibt es die Lichtgeschwindigkeit c zum Quadrat. Mehr brauchst du erstmal nicht, es sei denn ihr habt Bindungsenergie behandelt. Nach E = mc^2 hat also der Kern mit der schnelleren Rotation mehr kinetische Energie und deshalb mehr Masse.

Du kannst an dieser Stelle noch erwähnen, dass es Kerne gibt, die über "lange" (extrem unpräzise) Zeiten angeregt bleiben. Dies nennt man dann nukleare Isomere. Die Kerne sind an sich identisch, aber verfügen über mehr Masse und sind eben angeregt. Diese "längeren" Zeiten bis zum "Entregen", also Gamma-Strahlung (nicht wirklich "Zerfall") beginnen ab einer Entregungszeit von 10^-9s (irgendwie so) und können auch mehrere Jahre betragen (kenne das Maximum jetzt nicht). Warum das so ist, ist etwas komplizierter.

Alternativ kannst du in deinen Vortrag noch einbauen, dass ein Kern sich auch entregen kann, indem er z.B. ein Elektron einfängt. Aus der Schale. Dieses "reagiert" mit einem Proton zu einem Neutron und natürlich einem Neutrino (falls ihr das hattet). Dies nennt man Elektroneneinfang (wer hätte es gedacht) und es ist ebenfalls eine Form der Entregung eines erregten Kernes.

Weiterhin ist noch die Innere Konversion interessant. Bei dieser wird einem Elektron genug kinetische Energie gegeben, dass aus dem Atom herausfliegt. Diese Energie wird dabei aus dem rotierenden Kern auf das Elektron übertragen. Dieses "nimmt" also auf seinem Weg aus dem Kern hinaus diese Energie mit und somit geht das Atom in einen geringer angeregten Zustand rüber. Dies ist nicht zu verwechseln mit Beta(-)-Zerfall, da das Elektron nicht "frisch" durch eine Umwandlung von N oder P erzeugt wird, sondern aus dem Orbital "gekickt" wird. 

Ich hoffe, dass dir dieses zusätzliche Wissen einen neuen Einblick auf dieRadioaktivität gegeben hat und es dich nicht verwirrt. Falls letzteres der Fall ist, dann vergiss es erstmal.





Antwort
von aaabbbcccdd, 28

Gamma strahlen haben die gleiche struktur wie licht.
Sie enstehen durch Kernumwandlung.
Abschirmung: durch 3m beton oder 15 cm blei schirmt bis zu 90% ab
Gamma zerfall gibt ist nicht, daher ändert sich die kernladungszahl auch nicht

Das ist alles was wir bis her in der schule darüber gelernt haben, ich weis nicht ob dir das weiter hilft.

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