A Closer Look
In den Kernen stabiler Atome, wie denen von Blei, ist die Kraft, die die Protonen und Neutronen einzeln aneinander bindet, groß genug, um jeden Kern als Ganzes zusammenzuhalten. Bei anderen Atomen, insbesondere bei schweren Atomen wie dem Uran, reicht diese Energie nicht aus, und die Kerne sind instabil. Ein instabiler Kern gibt spontan Teilchen und Energie in einem Prozess ab, der als radioaktiver Zerfall bezeichnet wird. Der Begriff Radioaktivität bezieht sich auf die emittierten Teilchen. Wenn genügend Teilchen und Energie freigesetzt wurden, um einen neuen, stabilen Kern zu erzeugen (oft den Kern eines ganz anderen Elements), endet die Radioaktivität. Uran 238, ein sehr instabiles Element, durchläuft 18 Zerfallsstadien, bevor es zu einem stabilen Isotop des Bleis, Blei 206, wird. Zu den Zwischenstufen gehören auch die schwereren Elemente Thorium, Radium, Radon und Polonium. Alle bekannten Elemente mit einer Ordnungszahl von mehr als 83 (Wismut) sind radioaktiv, und viele Isotope von Elementen mit niedrigeren Ordnungszahlen sind ebenfalls radioaktiv. Wenn die Kerne von Isotopen, die von Natur aus nicht radioaktiv sind, mit hochenergetischen Teilchen beschossen werden, entstehen künstliche Radioisotope, die auf die gleiche Weise zerfallen wie die natürlichen Isotope. Jedes Element bleibt für eine charakteristische Zeitspanne radioaktiv, die von wenigen Mikrosekunden bis zu Milliarden von Jahren reicht. Die Zerfallsrate eines Elements wird als seine Halbwertszeit bezeichnet. Damit ist die durchschnittliche Zeit gemeint, die vergeht, bis die Hälfte der Atomkerne zerfällt.