Ionisierende Strahlung: Einführung

Wenn etwas auf uns prallt, könnten wir einen blauen Fleck oder eine Wunde davontragen. Zumindest wenn es groß genug ist und hart genug geworfen wurde. Wenn uns etwas Kleines und Leichtes trifft, merken wir es kaum. Wenn wir aber von etwas wirklich, wirklich Winzigem getroffen werden – aber sehr hart und mit viel Energie – dann kann das besonders viel Schaden anrichten. Das passiert, wenn wir von ionisierender Strahlung getroffen werden.

Ionisierende Strahlung heißt so, weil sie so viel Energie besitzt, dass sie Elektronen aus Atomen und Molekülen losbrechen und in Ionen umwandeln kann. Und das kann Menschen und andere Lebewesen verletzen. Diese Schilder warnen uns vor ionisierender Strahlung. Wie sehr uns die Strahlung verletzt, hängt davon ab, welche Organe ihr ausgesetzt sind und wie viel Strahlung diese abbekommen. Je höher die Strahlendosis, umso größer ist der Schaden.

Wenn man Strahlung ausgesetzt wird, ist das Risiko einer späteren Krebserkrankung erhöht. Deine Keimzellen, die Gameten, können beschädigt werden. Und wenn eine schwangere Frau Strahlung ausgesetzt wird, kann der Fötus verletzt werden oder sterben. Eine sehr hohe Strahlendosis kann zu Anfällen, Krämpfen oder unmittelbarem Tod führen. Ionisierende Strahlung wirkt sich auch auf Dinge aus, die nicht leben.

Metalle zum Beispiel werden spröde und brechen schneller. Elektronik kann beschädigt werden. Und einige Formen von Strahlung können Materialien radioaktiv machen – so dass sie selbst zu strahlen anfangen. Hier ist ein Atomkern, der radioaktiv ist. Radioaktiv bedeutet, dass er auseinanderbrechen wird – er wird zerfallen.

Wenn ein Atomkern zerfällt, löst sich ein winziges Stück davon und fliegt weg. Dabei verändert sich der Kern, und er erhält eine andere Anzahl von Protonen. Mit dieser anderen Menge an Protonen verwandelt sich das Atom in ein anderes Element. Das kleine Stück, das sich löst, fliegt mit einer enormen Energie davon. Dieser Kern sendet ionisierende Strahlung aus.

Radioaktiver Zerfall kann drei unterschiedliche Formen von ionisierender Strahlung verursachen. Zwei von ihnen bestehen aus Partikeln. Die dritte ist elektromagnetisch. Die drei Strahlungsarten haben unterschiedliche Eigenschaften, aber sie sind alle ionisierend. Alphastrahlung gibt Teilchen mit zwei Protonen und zwei Neutronen ab: ein Alphateilchen.

Alphastrahlung reicht nicht sehr weit. Sie kann nicht sehr weit durch die Luft reisen und ist nicht in der Lage, die menschliche Haut zu durchdringen. Aber wenn du etwas isst oder einatmest, das Alphastrahlung abgibt, kann sie dich verletzen. Denn dann gibt es keine schützende Haut, und die Strahlung erreicht unmittelbar die Zellen in deinem Körper. Betastrahlung gibt ebenfalls Partikel ab.

Entweder ein Elektron oder ein positiv geladenes Positron. Beide werden als Betateilchen bezeichnet. Betastrahlung hat eine größere Reichweite als Alphastrahlung. Sie durchdringt die Haut, kann aber nicht sehr tief in den Körper vordringen. Genau wie bei Alphastrahlung ist Betastrahlung am schädlichsten, wenn sie aus dem Körperinneren kommt.

Substanzen, die Beta-Strahlung abgeben, können sich über lange Zeit im Körper ansammeln. Oft passiert dies in der Schilddrüse, wo sie nahegelegene Zellen schädigen. Die dritte Form ionisierender Strahlung, die von einem zerfallenden Atomkern kommen kann, nennt man Gammastrahlung. Gammastrahlung ist eine Form von elektromagnetischer Strahlung, mit sehr hoher Frequenz und hoher Energie. Gammastrahlung besteht nicht aus Teilchen.

Sie besteht nicht aus Fragmenten eines Kerns sondern aus Energie in Form von elektromagnetischen Wellen, wie gewöhnliche Licht- oder Radiowellen. Aber Gammastrahlung hat eine extrem hohe Frequenz und somit eine kurze Wellenlänge. Jeder Gammastrahl hat daher viel mehr Energie als ein gewöhnlicher Lichtstrahl. Das macht ihn ionisierend. Gammastrahlung reicht weiter als Alpha- und Betastrahlung.

Um sie zu stoppen, benötigst du eine Bleiplatte, die mehrere Zentimeter dick ist. Drei verschiedene Arten von Strahlung, die zwei Dinge gemeinsam haben: Alle drei werden erzeugt, wenn der Kern eines radioaktiven Elements zerfällt. Und alle drei sind ionisierend. Wir nennen sie Alpha-, Beta- und Gammastrahlung, nach den ersten drei Buchstaben des griechischen Alphabets.