Radioaktivität & Halbwertszeit

Beim Röntgen deiner Zähne, in der Rauchmelder-Werbung, in Nachrichten über Kernkraft: Das Wort Strahlung begegnet dir überall, oft mit einem gruseligen Unterton. Dabei bist du seit deiner Geburt von natürlicher Strahlung umgeben, aus dem Boden, aus der Luft, sogar aus dem Weltall. Nicht jede Strahlung ist dieselbe: Röntgenstrahlung entsteht in einem Gerät und lässt sich abschalten, während es in diesem Thema um Strahlung aus zerfallenden Atomkernen geht. Wer versteht, was da passiert, kann Risiken einordnen, statt sich zu fürchten.

Instabile Atomkerne

Die allermeisten Atomkerne in den Stoffen um dich herum sind stabil, sie bleiben für immer, wie sie sind. Manche aber sind instabil: Irgendwann wandeln sie sich von selbst um und senden dabei energiereiche Strahlung aus. Das nennt man radioaktiven Zerfall. Niemand kann vorhersagen, wann ein einzelner Kern zerfällt, es ist reiner Zufall. Aber bei Milliarden von Kernen wird aus dem Zufall eine verlässliche Regel, ähnlich wie beim Würfeln: Ein einzelner Wurf ist unvorhersehbar, doch bei tausend Würfen weißt du ziemlich genau, wie oft die Sechs kommt.

Halbwertszeit: das Halbieren im Takt

Diese Regel heißt Halbwertszeit: die Zeit, in der die Hälfte aller instabilen Kerne zerfallen ist. Nach einer Halbwertszeit ist noch die Hälfte übrig, nach zwei noch ein Viertel, nach drei noch ein Achtel. Das ist genau das Verdoppeln aus dem Widget weiter unten, nur rückwärts gespielt: Statt 1, 2, 4, 8 geht es 8, 4, 2, 1. Jeder radioaktive Stoff hat seine eigene Halbwertszeit, von Sekundenbruchteilen bis zu Milliarden Jahren.

Nützlich: Medizin und Altersbestimmung

Richtig eingesetzt rettet Radioaktivität Leben. In der Medizin machen schwach strahlende Stoffe mit kurzer Halbwertszeit Organe auf Bildern sichtbar, damit Krankheiten früh entdeckt werden, und gezielte Bestrahlung durch Fachleute zerstört Tumorzellen. Und die Halbwertszeit ist eine Uhr für die Vergangenheit: Lebewesen nehmen zeitlebens den Kohlenstoff C-14 auf, nach dem Tod zerfällt er mit einer Halbwertszeit von rund 5730 Jahren. Aus dem noch vorhandenen C-14 in einem Fundstück lesen Forschende ab, wie alt es ist. So wurde die Gletschermumie Ötzi auf rund 5300 Jahre datiert.

Strahlenschutz: Abstand, Abschirmung, Zeit

Weil zu viel Strahlung Körperzellen schädigen kann, gelten drei einfache Schutzregeln. Abstand: Von einer kleinen Quelle breitet sich die Strahlung nach allen Seiten aus und wird deshalb mit der Entfernung schnell schwächer, bei doppeltem Abstand kommt nur noch ein Viertel an. Abschirmung: Materialien wie Beton oder Blei fangen Strahlung ab, deshalb trägst du beim Röntgen manchmal eine Schutzschürze. Zeit: je kürzer man Strahlung ausgesetzt ist, desto geringer die Dosis. Fachleute in Kliniken und Laboren arbeiten genau nach diesen Regeln, und Messgeräte am Körper, Dosimeter genannt, zeichnen die aufgenommene Dosis auf, damit Grenzwerte sicher eingehalten werden.