Der Kern verliert kein einziges Nukleon und wird trotzdem ein anderes Element. Möglich macht das die Umwandlung von Neutron und Proton ineinander.
Im Atomkern sitzen nur Protonen und Neutronen. Trotzdem schießen manche Kerne Elektronen heraus — und werden dabei ein anderes Element.
Beide Rätsel haben dieselbe Antwort: Im Kern wird ein Nukleon umgebaut.
Beim β-Zerfall sendet ein instabiler Kern ein Elektron (β−) oder ein Positron (β+) aus.
β-Zerfall in drei Sätzen:
Ein Nukleon wird umgebaut — A bleibt, Z springt um 1.
Umwandlung: Neutron → Proton + Elektron (β−) oder Proton → Neutron + Positron (β+).
A bleibt gleich: Das leichte Teilchen fliegt weg, das neue Nukleon bleibt im Kern.
Z springt um 1: Z + 1 bei β−, Z − 1 bei β+ — ein neues Element entsteht.
Rätsel: Das Elektron war vorher nicht im Kern, es entsteht bei der Umwandlung des Nukleons.
Eigenschaften: β-Teilchen sind geladen und sehr leicht, werden im Feld stark abgelenkt (β− und β+ entgegengesetzt) und kommen in Luft 1 bis 50 m weit.
Abschirmung: Papier reicht nicht; erst ein dickes Buch oder eine dünne Bleiplatte stoppt sie.
β−-Zerfall:
\( {}^{A}_{Z}\mathrm{X} \;\rightarrow\; {}^{\;\;\,A}_{Z+1}\mathrm{Y} \;+\; {}^{\;\;0}_{-1}\mathrm{e} \)
Beispiel: \( {}^{90}_{38}\mathrm{Sr} \rightarrow {}^{90}_{39}\mathrm{Y} + {}^{\;\;0}_{-1}\mathrm{e} \)
Probe: 90 = 90 + 0 · 38 = 39 + (−1)
β+-Zerfall:
\( {}^{A}_{Z}\mathrm{X} \;\rightarrow\; {}^{\;\;\,A}_{Z-1}\mathrm{Y} \;+\; {}^{\;\;0}_{+1}\mathrm{e} \)
Beispiel: \( {}^{22}_{11}\mathrm{Na} \rightarrow {}^{22}_{10}\mathrm{Ne} + {}^{\;\;0}_{+1}\mathrm{e} \)
Probe: 22 = 22 + 0 · 11 = 10 + 1
| Eigenschaft | β− | β+ |
|---|---|---|
| Im Kern | Neutron → Proton + Elektron | Proton → Neutron + Positron |
| Ausgesendet wird | Elektron (−) | Positron (+) |
| Kernladungszahl Z | +1 | −1 |
| Nukleonenzahl A | bleibt gleich | |
| Masse des Teilchens | wie ein Elektron (≈ 1/7200 α-Teilchen) | |
| Ablenkung im Feld | stark, zur Plusplatte | stark, zur Minusplatte |
| Beispiel | Sr-90 → Y-90 | Na-22 → Ne-22 |
Beim β-Zerfall wandelt sich im Kern ein Neutron in ein Proton (β−) oder ein Proton in ein Neutron (β+) um; dabei bleibt A gleich, während Z um eins springt. Starte die Umwandlung mit ▶.
Halte fest: Beim β-Zerfall bleibt die Nukleonenzahl A gleich, die Kernladungszahl Z ändert sich um eins — es entsteht ein anderes Element.
Im zweiten Teil werden die vier Strahlungsarten im Feld unterschiedlich stark abgelenkt. Schalte das Feld ein und wechsle zwischen elektrischem und magnetischem Feld.
Halte fest: γ-Strahlung läuft geradeaus, weil sie keine Ladung trägt. α wird nur wenig abgelenkt — das Teilchen ist rund 7200-mal schwerer als ein Elektron. β− und β+ werden am stärksten abgelenkt, und zwar in entgegengesetzte Richtungen. Genau so kann man im Versuch feststellen, welche Strahlung eine Probe aussendet.
Das β-Elektron stammt nicht aus der Hülle. Es entsteht im Kern beim Umbau Neutron → Proton.
Wer A um 4 verkleinert, denkt an α. Beim β-Zerfall bleibt A stehen.
Geht negative Ladung weg, bleibt mehr positive zurück: Z steigt (β−). Geht positive Ladung weg, sinkt Z (β+).