Die Nuklidkarte

Nuklidkarte

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BETA BETAPLUS ALPHA 2ALPHA DOPPELBETA SPONTAN EINFANG PROTON 2PROTON NEUTRON CLUSTER STABIL

Die Nuklide

Die kleinsten Bausteine der Materie, die Atome, bestehen aus einer Elektronenhülle sowie einem Atomkern. Der Atomkern ist wiederum aus positiv geladenen Protonen sowie ungeladenen Neutronen aufgebaut. Je nach Kombination von Protonen und Neutronen entstehen verschiedene Nuklide, die in der Nuklidkarte aufgelistet sind. Aus dem Alltag bekannt sind vor allem die in der Karte in grau dargestellten stabilen Nuklide. Daneben gibt es aber auch eine Vielzahl von instabilen Nukliden, die mit der Zeit zu stabilen Nukliden unter Aussendung radioaktiver Strahlung zerfallen.

Radioaktive Zerfallsarten

α-Zerfall: Beim α-Zerfall spaltet sich ein α-Teilchen vom Ausgangsnuklid ab. Ein α-Teilchen besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen und entspricht somit einem Heliumkern. Die Massenzahl des Nuklids nimmt daher beim Zerfall um 4 ab und die Protonenzahl um 2. Da das α-Teilchen zweifach positiv geladen ist, muss die Elektronenhülle des Tochternuklids nach dem Zerfall zwei Elektronen abgeben. Alphastrahlung ist eine kurzreichweitige Strahlung, die schon durch ein Blatt Papier oder einige Zentimeter Luft abgebremst wird.

Alphazerfall

β-Zerfall: Der β-Zerfall ist ein Prozess, bei dem ein Neutron zu einem Proton umgewandelt wird. Nach dem Standardmodell der Physik bestehen Nukleonen aus jeweils drei Quarks, wobei das Proton die Konfiguration uud und das Neutron die Konfiguration udd aufweist. Durch die schwache Wechselwirkung kann nun vermittelt durch ein W--Boson ein d-Quark in ein u-Quark verwandelt werden, während gleichzeitig ein Elektron sowie ein Anti-Neutrino emittiert wird. Insgesamt bleibt die Massenzahl des zerfallenden Nuklids konstant und die Protonenzahl nimmt um 1 zu. Im umgekehrten Fall kann auch ein Proton in ein Neutron unter Aussendung eines Neutrinos und eines Anti-Elektrons, Positron genannt, umgewandelt werden. Dieser Vorgang wird entsprechend als β+-Zerfall bezeichnet. Einige Nuklide weisen auch doppelten Betazerfall auf, bei dem zwei β-Zerfälle gleichzeitig auftreten. Eine weitere Form des Betazerfalls ist der Elektroneinfang, bei der der Kern ein Elektron aus der Elektronenhülle verwendet, um ein Proton in ein Neutron zu verwandeln, wobei ein Neutrino emittiert wird.

Betazerfall

γ-Zerfall: Nuklide, die sich nach einem α- oder β-Zerfall in einem metastabilen Zustand befinden, werden Isomere genannt und können über den Gammazerfall in den energetischen Grundzustand übergehen. Dabei werden energiereiche Photonen mit Energien über 200 MeV als Gammastrahlung ausgesendet.

Bei einigen seltenen Nukliden treten weitere Zerfallsarten auf:
Spontaner Zerfall tritt bei Nukliden mit höherer Ordnungszahl wie Thorium und Uran auf, wobei sich das Ausgangsnuklid spontan in zwei kleinere Nuklide teilt.
Beim Clusterzerfall wird wie bei dem α-Zerfall vom Ausgangsnuklid ein Teilchen, bestehend aus Neutronen und Protonen emittiert. Vom Clusterzerfall spricht man, wenn das ausgesendete Teilchen schwerer als ein α-Teilchen ist, z.B. Kerne von Kohlenstoff- oder Neonatomen. Einige wenige Nuklide weisen außerdem Protonen- oder Neutronenemission auf, wobei ein oder zwei Protonen bzw. ein Neutron emittiert wird.

Referenz: http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Isotope