Entdeckung der Radioaktivität

Wie entdeckte man die Radioaktivität?

Zu den Entdeckern der Radioaktivität gehören Marie Curie, Pierre Curie und Henri Becquerel.

Der französische Wissenschaftler Henri Becquerel untersuchte das Leuchten einiger Steine einige Zeit, nachdem sie zuvor beleuchtet worden waren. Henri wollte nachweisen, ob Steine unsichtbare Strahlen ausströmen können. Conrad Wilhelm Röntgen entdecke ein Jahr vorher , dass Röntgenstrahlen viele Materialien durchdringen und sogar Filme sichtbar machen können. Am 26.Februar.1996 plant er ein Experiment durchzuführen. Er wollte ein unbelichtetes Foto in schwarzes Papier einwickeln und die Sonne auf einen uranhaltigen Stein scheinen lassen, um zu sehen, ob er das Foto später belichten würde. Allerdings schien an diesem Tag nicht die Sonne, weshalb Becquerel sein Experiment verschob und den Versuchsaufbau in einer Schublade hortete, bis zum Tag des Versuchs. An diesem Tag machte Becquerel ein neues Foto. Da der Stein auf dem Foto die ganze Zeit in der Schublade im Dunkeln lag, ging er davon aus, nichts erkennen zu können. Doch damit lag er falsch ,wie er später erkannte. Becquerel entdeckte die Umrisse des Steins auf der Platte und konnte es sich nur erklären, indem der Stein von sich aus Strahlen wiedergab. Dabei entdeckte er eine noch völlig unbekannte Strahlung, die wie Röntgenstrahlen viele Substanzen durchdringen kann.

Marie Curies radiologische Forschung begann 1897. Im Rahmen einer von Pierre Curie inspirierten Doktorarbeit untersuchte sie Becquerels Ergebnisse und maß den Ionisationseffekt von Strahlung auf die Luft. Die Strahlung der Uranzubereitung wird mittels Entladung gemessen, und der Kondensator wird mit einem Galvanometer und seiner Potentialdifferenz gemessen. Der Kondensator entlädt sich durch Luftionisation. Bald darauf stellte sie fest, dass die Strahlung umso stärker ist, je höher der Urangehalt ist. Im Gegensatz zu Becquerel, obwohl der deutsche Chemiker Gerhard Carl Schmidt dies vorhergesagt hatte, überprüfte sie nicht nur die Uranpräparate, sondern auch andere Mineralien, und in einer ähnlichen Aktivität wurde gefunden.

Wie wurde die Verschiedenen Radioaktiven Strahlungen entdeckt?:

Betastrahlung

Ernest Rutherford und Frederick Soddy entwickelten 1903 eine Hypothese, nach der die längst im Jahre 1896, von Antoine Henri Becquerel entdeckte Radioaktivität, mit der Umwandlung von Modulen verknüpft ist. Der Betazerfall wurde deswegen als Quelle der Betastrahlung festgelegt. Davon ausgehend, formulierten Kasimir und Soddy im Jahre 1913, die sogenannten radioaktiven Verschiebungssätze. Mit diesen sollten die natürlichen Zerfallsreihen durch aufeinanderfolgenden Alpha-und Betazerfälle erklärt werden. Diese Vision, nämlich dass die Betaelektronen darüber hinaus, wie die Alphateilchen aus dem Kern stammten, verfestigte sich 1913 im Kreis von Ernest Rutherford. In der Anfangszeit galt lange als genereller Konsens, dass Beta-Teilchen wie Alphateilchen, ein für jedes radioaktive Detail charakteristisches diskretes Spektrum haben. Experimente von Lise Meitner, Otto Hahn und Otto von Baeyer mit Photoplatten als Messwertgeber, die im Jahre 1911 und den Folgejahren publiziert wurden, wie auch verbesserte Experimente von Jean Danysz in Paris 1913, zeigten trotzdem ein komplexeres Spektrum mit manchen Anomalien (besonders innerhalb Radium E, also innerhalb 210Bi). Diese wiesen auf ein kontinuierliches Spektrum der Beta-Teilchen hin. Meitner hielt dies, wie die Mehrheit ihrer Kollegen, erst einmal für einen sekundären Effekt, also für kein Kennzeichen der original emittierten Elektronen. Erst die Experimente von James Chadwick im Labor von Hans Geiger im Jahre 1914, mit einem magnetischen Spektrometer und Zählrohren als Messfühler zeigten, dass das kontinuierliche Spektrum überdies ein Kennzeichen der Betaelektronen war. Um jene scheinbare Nichterhaltung der Energie zum Betrieb (und eine ebenfalls auftretende Verletzung von Impuls- und Drehimpulserhaltung) zu erklären, schlug Wolfgang Pauli 1930 die Beteiligung eines neutralen, extrem leichten Elementarteilchens am Zerfallsprozess vor, welches er „Neutron“ taufte. Enrico Fermi änderte jene Bezeichnung im Jahre 1931 in Neutrino (italienisch für „kleines Neutrales“). Dies diente zur Unterscheidung von dem parallel entdeckten, wesentlich schwereren Neutron. Die Identität der Beta-Teilchen mit atomaren Elektronen wurde 1948 von Maurice Goldhaber und Gertrude Scharff-Goldhaber nachgewiesen. Der erstmalige experimentelle Nachweis des Neutrinos gelang erst 1956, an einem der ersten großen Kernreaktoren (siehe Cowan-Reines-Neutrinoexperiment). Der β+-Zerfall wurde 1934 von Irène und Frédéric Joliot-Curie entdeckt. Der Elektroneneinfang wurde 1935 von Hideki Yukawa hypothetisch vorhergesagt und ist 1937 zum ersten Mal von Luis Walter Alvarez experimentell nachgewiesen worden. Im Jahre 1956 gelang es mit einem von Chien-Shiung Wu durchgeführten Experiment, die kurz vorab von Tsung-Dao Lee und Chen Ning Yang postulierte Paritätsverletzung beim Betazerfall nachzuweisen.

Alphastrahlung:

Die Alphastrahlung war die erste nachgewiesene Form von Radioaktivität. Antoine Henri Becqueel entdeckte sie 1896 mittels der Schwärzung von lichtdicht verpackten Fotoplatten, mithilfe von Uransalzen. Weitere Forschungen von Marie Curie und Pierre Curie führten überdies zur Isolation der Uran-Zerfallsprodukte Radium und Polonium und dem Nachweis, dass ebendiese genauso Alphastrahler sind. Die drei Forscher erhielten für jene Leistungen 1903 den Nobelpreis für Physik. Ernest Rutherford zeigte 1898 die Unterscheidbarkeit ausgewählter Gattungen radioaktiver Strahlung. Sie bewies ihr unterschiedliches Durchdringungsvermögen und prägte maßgeblich die Bezeichnungen α- und β-Strahlung. 1899 demonstrierten Stefan Meyer, Egon Schweidler und Friedrich Giesel ihre Unterscheidbarkeit und ihre divergente Ablenkung im magnetischen Feld. Durch Beobachtung der Spektrallinien im Zuge einer Gasentladung konnte Rutherford 1908 die Identität der Alphateilchen als Heliumkerne nachweisen. 1911 benutzte Rutherford Alphastrahlen für seine Streuexperimente, die zur Gliederung des Rutherfordschen Atommodells führten. Im Jahre 1913 stellten Kasimir Fajans und Frederick Soddy die radioaktiven Verschiebungssätze auf, die das beim Alphazerfall entstehende Nuklid bestimmten. Mit Alphastrahlen, die auf Stickstoffatomkerne trafen, konnte Rutherford 1919 erstmalig eine künstliche Elementumwandlung beobachten: es entstand Sauerstoff in der Kernreaktion 14N(α,p)17O oder, ausführlicher geschrieben,

714N+24α→ 817O+11p.

1928 fand George Gamow die quantenmechanische Erklärung des Alphazerfalls mittels des Tunneleffekts, siehe dafür genauso Gamow-Faktor.

Gama:

Forschungsgeschichte Im Jahre 1900 fand Paul Villard eine Komponente in der, vier Jahre zuvor von Antoine Henri Becquerel entdeckten radioaktiven Strahlung, die sich nicht durch Magnetfelder ablenken ließ und ein sehr hohes Durchdringungsvermögen von Materie zeigte. Da es die dritte gefundene Strahlkomponente war, prägte Ernest Rutherford den Begriff Gammastrahlung. Durch Beugung von Gammastrahlung an Kristallen gelang es Rutherford und Edward Andrade 1914, zu zeigen, dass es sich um eine Form von elektromagnetischer Strahlung handelt. Die gefundenen Wellenlängen waren sehr kurz und mit der von Röntgenstrahlung vergleichbar.

Nach der Entdeckung von Radioaktiver Strahlung

Nach der Entdeckung der Radioaktivität bekam Marie Curie im Jahr 1903 den Nobelpreis für Physik, diese Anerkennung erhält das Ehepaar zum ersten mal finanzielle Unterstützung bei ihrer Forschung und müssen somit nicht mehr als Lehrer arbeiten. Daraufhin fing die Presse an das Ehepaar auf Schritt und Tritt zu verfolgen. Als Pierre Curie 1906 bei einem Verkehrsunfall umkam wurde Marie Curie sehr trautig und derartig krank, dass sie sich nicht mehr um ihre beiden Töchter kümmern. Es führt so weit dsa Marie schreibt:"Mein leben ist so zerstört, dass es sich nie mehr einrichten wird". Nach 11 Jahren in denen sie alles mit ihm teilte war das Leben ohne ihn für sie undenkbar. Noch im selben Jahr erholte sie sich von dem Verlust und entschied sich an der Universität den Platz ihres Mannes zu ersetzen, dies macht sie zur ersten Frau an der Sorbonne aktiv lehren durfte. Sie erhielt im Jahr 1911 als erste Person der Welt einen zweiten Nobelpreis aber im Bereich Chemie. Als sie aus Stockholm zurück nach Frankreich kam wurde ihr Gesundheitszustand schlechter was sie nicht vom Forschen abhielt. Ein Meilenstein ihrer Karierre war das einrichten von Röntgeneinrichtungen im ersten Weltkrieg, im Austausch erhielt sie Unterstützung der französischen Regierung. Im laufe der jahre gewann sie immer wieder bedeutende Preise. Mit dem forschen höhrte sie erst am ende der 1920er auf nachdem ihre Augen und Ohren versagten, die radioaktiven Strahlen zestörten ihren Körper.

Quellen

https://www.abipur.de/referate/stat/647099809.html , https://tibs.at/content/henri-becquerel-der-entdecker-der-radioaktivitaet#:~:text=Die%20radioaktive%20Strahlung%20wurde%20vom,1903%20den%20Nobelpreis%20f%C3%BCr%20Physik. ,https://de.wikipedia.org/wiki/Entdeckung_der_Radioaktivit%C3%A4t ,https://de.wikipedia.org/wiki/Radioaktivit%C3%A4t

https://physik.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Gammastrahlung

https://www.chemie.de/lexikon/alphastrahlung.html https://physik.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Betastrahlung