Physik - Ablenkung radioaktiver Strahlen im Magnetfeld

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Ein Magnet erzeugt um sich herum ein Magnetfeld. Man erkennt es daran, daß es auf bestimmte Dinge Kraft ausübt: erstens auf Eisenstücke und andere Magneten, und zweitens auch auf elektrisch geladene Gegenstände, sofern sie sich bewegen. Bei der Alpha- und Beta-Strahlung ist das Zweite der Fall, denn sie besteht aus elektrisch geladenen Teichen, die in Bewegung sind. Die Beta-Teilchen sind negativ und die Alpha-Teilchen sind positiv geladen. Weil sie entgegengesetzt geladen sind, werden sie in dem Magnetfeld auch in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt.

Unter dem Stichwort "Lorentzkraft" findest Du die genauen Gesetzmäßigkeiten, nach denen ein Magnetfeld auf bewegte elektrische Ladungen Kraft ausübt. Je größer die Ladung, je stärker das Magnetfeld und je schneller die Bewegung der Ladung, um so stärker ist die Kraft.

Trotz ihrerer doppelt so großen Ladung werden die Alphateilchen weniger stark abgelekt werden als die Betateilchen, denn sie sind schwerer.

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Also, um dieses Phänomen erklären zu können muss man zunächst betrachten, woraus sich die einzelnen Strahlungsarten zusammensetzen:

Alpha Strahlung besteht aus positiv geladenen Heliumkernen (He4). Betastrahlung besteht aus negativ geladenen Elektronen. Gammastrahlung besteht aus einer Art Licht und trägt daher keine Ladung.

Nun besitzen Magneten als Dipole immer einen Plus- und einen Minuspol.

Um die Kraftwirkung eines Stabmagneten z. B. auf einen Pol eines anderen Magneten beschreiben zu können, führt man den Begriff des magnetischen Feldes ein. Das Magnetfeld ist also der Wirkungsbereich eines Magneten. Man erkennt magnetische Felder z. B. daran, dass Kraftwirkungen auf ferromagnetische Stoffe (Eisen, Kobalt, Nickel und spezielle Legierungen) auftreten. Magnetfelder können natürlich auch im Vakuum auftreten.

Um diese Magnetfelder zu beschreiben benutzt man Feldlinien.

Die Richtung der Feldlinie gibt die Richtung der Kraft an, die ein Nordpol erfahren würde, wenn man ihn an diesen Punkt bringen würde. Magnetische Feldlinien gehen also vom Nordpol aus und laufen zum Südpol.

Betrachtet man nun ein homogenes Magnetfeld, wie z. B. ein solches zwischen den Enden eines Hufeisenmagnetes, so laufen die Feldlinien alle parallel zueinander vom Nordpol zum Südpol.

Da wir nun die erforderlichen Grundkenntnisse geklärt haben, kommen wir nun zur Ausgangsfrage:

Schickt man nun geladene Teilchen durch ein solches homogenes Magnetfeld, werden diese durch die so genannte Lorentzkraft abgelenkt. Als Lorentzkraft bezeichnet man die Kraft, die auf einzelne bewegte Ladungsträger in einem Magnetfeld wirkt. Und so verhält es sich auch mit ionisierender Strahlung:

Die positiv geladenen He-Kerne werden in die entgegengesetzte Richtung abgelenkt wie die negativ geladenen Elektronen, weil die Lorentzkraft auf die Bewegten Teilchen wirkt.

Die ungeladene Gammastrahlung wird demnach nicht abgelenkt.

Nun noch als kleine Anmerkung:

Es gibt keine radioaktive Strahlung wie viele in der Trivialsprache oft sagen, sondern lediglich radioaktive Stoffe die ionisierende Strahlung aussenden.

Grüße

MrSuperposition

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