Warum leuchtet die Luft um Radium?

Hey,

mich würde interessieren, warum Radium bzw. die Luft (Stickstoff) leuchtet?

Ich weiß bereits, dass Stickstoff Hauptbestandteil unserer Luft ist.

Ich freue mich über die Antworten :)

LG

Answer 1

[indiachinacook]

Grob geschätzt: Die α-Strahlung ionisiert die Luft rund um die Strahlungsquelle. Wenn sich die ionisierten (oder auch fragmentierten) Luftmoleküle von irgendwoher ein Elek­tron klauen, dann wird Energie in Form von Strahlung abgegeben. Eventuell entstehen durch Radiolyse auch Moleküle in angeregten Zuständen, die dann fluoreszieren.

Čerenkov-Strahlung halte ich für eine unwahrscheinliche Erklärung. ²²⁶Ra zerfällt zu α-Partikeln mit einer Energie von 4.9 MeV, das reicht nicht für relativistische Geschwin­dig­keiten (so ein α ist ja ≈4 GeV schwer).

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik

Answer 2

[MeisterRuelps, UserMod Light]

Einen Hinweis liefert Dir das Stichwort: Tscherenkow-Strahlung. Insbesondere, was das leuchtende Phänomen bei radioaktiven Stoffen betrifft.

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung – MSc in Biochemie

Comments

[weckmannu]

Die Tscherenkowstrahlung tritt in Wasserbecken, also in einem wesentlich dichteren Medium auf, nicht in Luft.

Die Luft wird durch Radium ionisiert

[MeisterRuelps, UserMod Light]

@weckmannu

Naja ich glaube nicht, dass dies nur im Wasser auftritt, da es ja um den Durchgang relativistischer, geladener Teilchen (z. B. Elektronen) durch ein lichtdurchlässiges Dielektrikum geht. Das sollte also auch für Luft gelten...

[TomRichter]

Soweit ich mich erinnere, tritt Tscherenkow-Strahlung auf, wenn sich in einem Medium Teilchen schneller als das Licht bewegen. Im Wasser denkbar, in Luft kaum.

[MeisterRuelps, UserMod Light]

@TomRichter

Ja, aber ich hatte die Vermutung, dass gerade durch die Ionisation das der Fall sein könnte

[indiachinacook]

@TomRichter

Bei ultrarelativistischen Geschwindigkeien tritt auch in Luft Čerenkov-Strahlung auf. Die kos­mi­schen Strah­len sind Protonen mit kine­ti­schen En­er­gien knapp in der Größen­ord­nung der Ruhe­masse, obwohl einzelne auch wesent­lich höher­ener­ge­tisch sind. Man de­tek­tiert sie über die Čerenkov-Strahlung, die am Boden an­kommt; wenn Luft einen Brechungsindex von 1.0003 hat, dann braucht man eine kinetische Energie von ungefähr 40 mal der Ruhemasse, um v≥c/n=0.9997 c zu erreichen, so daß sich Čerenkov-Strahlung bilden kann. Das habe ich mir schnell aus Eₖᵢₙ=m/(√(1-v²))−m abgeschätzt und dabei hoffentlich keinen Fehler gemacht (Formel in der Konvention c=1).

Die Energien, die die Teilchen beim radioaktiven Zerfall bekommen, liegen viele Größenordnungen unter diesem Limit.