Wo verbleiben die Heliumkerne der Alpha-Strahlung?
Hallo zusammen,
für einen Physiker ist die Frage warscheinlich zum lachen, bisher konnte es mir aber noch niemand erklären:
Alpha-Strahler senden ja "Heliumkerne" aus, also 2 Protonen und 2 Neutronen, diese lassen sich ja schon durch z.B. ein Blatt papier abschirmen. Nach meinem Verständnis heißt das ja, dass die Heliumkerne "absorbiert" werden.
Was heißt das Genau? Bleiben der Heliumkern einfach im Material stecken, oder lagert sich das Helium an wie der Kohlenstoff im Stahl z.B. oder wie muss ich mir das vorstellen??
Wird der Absorber dann eigentlich vom Gewicht her schwerer??
Ich bin gespannt auf Antworten, DANKE und Gruß, kathi
3 Antworten
Die Heliumkerne entreißen dem Material, das sie durchstrahlen zwei Elektronen, wobei ein Heliumatom entsteht. Da dies ein Edelgas ist, wird es im Laufe der Zeit in die Luft abgegeben (es diffundiert) und ist dann Bestandteil der Umgebungsluft. Es wird dabei langsam in höhere Atmosphärenschichten aufsteigen und irgend wann im Weltraum verschwinden. Wenn die Strahlung in der Erde vorkommt, kann sich eine Gasblase bilden. Das sind dann He-Quellen, wie sie z.B, in den USA vorkommen. Unser gesamtes He auf der Erde stammt aus diesen Quellen.
Schöne Frage!
Also ich kenne es so:
Die Reichweite/Eindringtiefe der Alphastrahlung ergibt sich daraus, wie weit die Alpha-Teilchen kommen, bevor sie abgebremst sind. Durch Stöße und elektromagnetische Wechselwirkung (Alphastrahlen sind ioniserend) werden die schnellen Kerne abgebremst.
Die Kerne dürften sich dabei einfach Elektronen einfangen und zu Helium werden, das ausdiffundiert.
Grüße
DH! und aus diesem Grund enthalten manche Erdgasquellen etwas Helium, wenn sie in der Nähe radioaktiver Erze lagern. Nur deshalb gibt es auf der Erde noch He, im Laufe der Jahrmillionen diffundiert das ins All ab (Die Erde ist zu leicht, um das "vollständig" zurückzuhalten).
@uteausmüncheu und lamian
Ok danke, das klingt einleuchtend, Helium diffundiert warscheinlich ähnlich wie Wasserstoff leicht durch sämtliche Materialien nehme ich an....
Wo kommen dann die Elektronen her, die sich die Heliumkerne "schnappen"?
"Schwirren" die einfach so in der Luft herum? Ich weiß, dass z.B. Mettalle (Die ja deswegen als elektrischer Leiter gelten freie Elektronen haben), aber wie siehts bei anderen Materialien aus?
"Fehlen" die Elektronen dann nicht an anderer Stelle?
Gruß
Naja, dafür bleiben beim alpha-Strahler Elektronen zurück, womit er einen Überschuss an Elektronen hat. Durch Elektronenströme gleicht sich das dann irgendwann aus.
Ja, und mit dem Ausgleich hat es gar nicht unbedingt große Eile. Ein guter Teil der Materie um uns herum ist ohnehin die ganze Zeit ionisiert. Es ist ja in der Chemie allgegenwärtig, daß Atome und Moleküle einander Elektronen abgeben und wegnehmen, je nachdem, wer gerade energetisch zu was in der Lage ist. Siehe z.B. bei der Dissoziation in wässrigen Lösungen, bei der Autodissoziation des Wassers oder bei der Ionenbindung in Salzkristallen. In der natürlichen Umgebung gibt es jedenfalls Ionen genug, die mal ein Elektron hergeben oder eines aufnehmen können.
Wo kommen dann die Elektronen her, die sich die Heliumkerne "schnappen"? "Schwirren" die einfach so in der Luft herum?
Nein, die Elektronen entreißen die Alpha-Teilchen anderen Atomen. Ein Elektron in den höheren Energieniveaus eines größeren Atoms (also größere Ordnungszahl im Periodensystem) ist ja nicht so fest gebunden, weil die Kernladung bereits durch die inneren Elektronen abgeschirmt wird. Ein "nackter" Heliumkern hat im Vergleich dazu eine sehr starke Anziehungskraft. Bei Stößen oder dem sehr nahen Vorbeiflug kann das Alphateilchen neutralen Atomen daher ein Außenelektron entreißen. Alphastrahlen wirken daher ionisierend, weil das Elektron dem ursprünglichen Atom natürlich fehlt.
Natürlich wird sich das in der Natur langfristig wieder umverteilen. Trotzdem macht auch diese ionisierende Eigenschaft die Alphastrahlen biologisch wirksam: trotz der geringen Eindringtiefe der Teilchen können Alphastrahlen Gewebe schädigen (durch ihre ionisierende Wirkung und die beim Abbremsen entstehende Sekundärstrahlung)
Grüße
Man findet Helium in uranhaltigem Gestein. Es gibt auch ein darauf beruhendes Verfahren zur Altersbestimmung (Heliumdatierung). Da das Helium keine Bindungen eingeht und sehr leicht diffundiert, wandert es allerdings aus dem Gestein heraus. In einigen Erdgaslagerstätten haben sich bedeutende Mengen davon angesammelt.
super, herzlichen dank für die Erklärung!!