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Entdeckung der Radioaktivität

Ein Zufall in einer Pariser Schublade, ein Elektrometer und zwei neue Elemente — wie Becquerel und die Curies eine unsichtbare Strahlung fanden.

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Ein Versuch, der schiefgeht — und genau deshalb gelingt

Paris, Februar 1896: Becquerel prüft, ob Uransalz nach Sonnenlicht eine Strahlung aussendet, die schwarzes Papier durchdringt.

ErwartungDas Salz leuchtet nach, weil es Sonnenlicht gespeichert hat. Ohne Sonne dürfte auf der lichtdicht verpackten Fotoplatte darunter nichts zu sehen sein.
BeobachtungTagelang bewölkt — Salz und Platte warten in der Schublade. Becquerel entwickelt die Platte trotzdem: Das Bild ist genauso schwarz wie nach voller Sonne.
  • Schluss:Die Sonne war nie die Ursache.
  • Quelle:Das Uransalz strahlt von selbst und ununterbrochen.
  • Unabhängig:Ohne Licht, ohne Wärme, ohne Zutun von außen.

Von der Fotoplatte zum Radium

Drei Personen, drei Jahre — und am Ende ein neues Wort.

Merke

Die Entdeckung in drei Schritten:

Radioaktivität ist eine Eigenschaft des Atoms selbst.

Becquerel 1896: Uran strahlt von selbst — unabhängig von Licht, Temperatur und chemischer Form.

Marie Curie 1897/98: Die Strahlung sitzt im Atom, nicht in der Verbindung. Ihr Name dafür: Radioaktivität.

Curies 1898: Pechblende strahlt stärker als Uran → darin stecken Polonium und Radium.

Entdeckung: Uransalz strahlt von selbst und ununterbrochen, ohne Sonne, Licht oder Wärme. Die Schwärzung der Fotoplatte hängt nur von der Menge Uran ab.

Curie: Pechblende strahlt viermal stärker als Uran, also steckt ein unbekanntes Element darin: Radium.

Folgerung: Das Atom ist nicht unteilbar und nicht unveränderlich. Die Einheit der Aktivität ist das Becquerel: 1 Bq = 1 Zerfall pro Sekunde.

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Wie hat Marie Curie gemessen?

+ − Uranprobe + − + − Elektrometer: winziger Strom Strahlung macht Luft leitfähig
Was die Messung zeigte
ProbeStromSchluss
Uransalz, festgleichnur die Menge Uran zählt → Eigenschaft des Atoms
Uransalz, gelöstgleich
Uransalz, erwärmtgleich
Pechblende (Uranerz)4× stärkerein unbekanntes Element steckt darin
Merke

Die Idee dahinter:

mehr Strahlung ⇒ mehr Ionen ⇒ mehr Strom

Die Strahlung selbst ist unsichtbar — der Strom, den sie erzeugt, ist messbar.

  • Aufwand:Aus Tonnen Pechblende blieben wenige Zehntel Gramm Radiumsalz.
  • Stärke:Radium strahlt rund eine Million Mal stärker als Uran.
  • Sichtbar:Im Dunkeln leuchtet das Salz bläulich.
✓ Was neu warZum ersten Mal kam Energie aus dem Inneren des Atoms — ohne dass jemand sie hineingesteckt hatte. Das Atom ist nicht unteilbar und nicht unveränderlich.
✓ Was daraus wurde1903 Nobelpreis für Becquerel und die Curies, 1911 ein zweiter für Marie Curie (Chemie). Die Einheit der Aktivität heißt heute Becquerel: 1 Bq = 1 Zerfall pro Sekunde.

Die verpackte Fotoplatte kann mit oder ohne Uransalz, mit oder ohne Sonne mehrere Tage liegen. Beim Entwickeln zeigt sich, wovon die Schwärzung tatsächlich abhängt.

Fotoplatte, Uransalz, Sonne

Fotoplatte in schwarzem Papier Uransalz (mit Kupferkreuz darunter) entwickelte Platte Drücke „Tag weiter“ oder →

Tag 0, Sonne aus, Uransalz liegt auf der verpackten Platte. Noch ist nichts passiert.

Halte fest: In allen vier Kombinationen aus Sonne an/aus und Uran drauf/weg verändert nur eine Größe die Schwärzung — und der Schatten des Kupferkreuzes verrät, dass die Strahlung geradlinig von oben durch das Papier kam.

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Allgemeine Hinweise

Kein Nachleuchten

Fluoreszenz braucht Licht und hört auf. Radioaktive Strahlung kommt ohne Zufuhr aus dem Kern.

Becquerel vs. Curies

Becquerel fand die Strahlung des Urans. Von den Curies stammen Name, Messmethode, Polonium und Radium.

Vorbereiteter Zufall

Zufall war nur die bewölkte Woche. Dass Becquerel die Platte trotzdem entwickelte, war Wissenschaft.

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