Was sind die Verwendungen von Kernstrahlung?
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Nuclear Radiation hat mehrere unterschiedliche Anwendungen, und in diesem Artikel werden wir mehrere solcher Anwendungen der nuklearen Strahlung betrachten. Wir werden uns insbesondere mit der Radiokarbondatierung und dem Einsatz von Radioisotopen in der Medizin befassen.
Radioaktive Datierung
Radiokohlenstoffdatierung ist eine von Willard Libby in den späten 1940er Jahren entwickelte Methode zur Bestimmung des Alters des toten organischen Materials. Dafür erhielt er 1960 den Nobelpreis für Chemie. Die Methode nutzt den Zerfall von Kohlenstoff-14, um zu bestimmen, wann der Organismus, aus dem das Material besteht, gestorben ist.
In der oberen Atmosphäre interagieren kosmische Strahlen mit verschiedenen Molekülen, die zur Bildung vieler Neutronen führen. Diese Neutronen wiederum reagieren mit Stickstoffatomen und erzeugen das instabile Isotop Kohlenstoff-14 in der folgenden Reaktion:
Kohlenstoff-14 ist ein instabiles Kohlenstoffisotop. Es unterliegt einem Beta-Minus-Zerfall und produziert erneut Stickstoff-14:
Der obige Prozess hat eine Halbwertszeit von 5730 Jahren.
Das Verhältnis von Kohlenstoff-14 zu Cabon-12 in der Atmosphäre bleibt gleich. Der Kohlenstoff-14 in der Atmosphäre endet in Kohlendioxidmolekülen. Da Lebewesen ständig Kohlenstoff aufnehmen, wird das Verhältnis von Kohlenstoff-14 zu Kohlenstoff-12 in ihrem Körper dem Verhältnis von Kohlenstoff-14 zu Kohlenstoff-12 in der Atmosphäre gleich.
Wenn Lebewesen sterben, nehmen sie kein Kohlenstoff mehr auf. Die Kohlenstoff-14 in ihren Körpern zerfallen nun weiter und es wird nicht mehr aufgefüllt. Nach dem Tod nimmt also der Anteil von Kohlenstoff-14 zu Kohlenstoff-12 im Körper eines einst lebenden Organismus weiter ab.
Da wir die Halbwertszeit von Kohlenstoff und das Verhältnis von Kohlenstoff-14 zu Kohlenstoff-12 in einem lebenden Organismus kennen, können wir, wenn wir die Aktivität des Kohlenstoff-14-Zerfalls von einem toten Körper messen können, berechnen, wie lange der Organismus tot ist zum. Die Technik kann angewendet werden, um herauszufinden, wann etwas aus lebendem Material hergestellt wurde, einschließlich Materialien wie Holz und Stoff.
Berühmte Fälle von Radiokarbondatierungen umfassen:Ötzi der Mann aus dem Eis"(Die Überreste eines Toten vor ungefähr 5000 Jahren begraben), die"Leichentuch von TurinUnd die Schriftrollen vom Toten Meer.
Radiokarbondatierung ist nicht perfekt. Die Zusammensetzung von Kohlendioxid in der Atmosphäre hat sich im Laufe der Jahre leicht verändert. Außerdem ist die Kohlenstoffdatierung möglicherweise nicht genau, wenn versucht wird, Dinge zu datieren, die älter als 40 000 Jahre sind. Dies liegt daran, dass der verbleibende Kohlenstoff-14-Anteil zu niedrig ist, um eine genaue Messung der Aktivität zu erhalten.
Datierung mit Kalium-40
Um das Alter von Objekten zu finden, die viel älter sind, kann der Zerfall von Kalium-40 zu Argon-40 verwendet werden. Der Beta-Plus-Zerfallsprozess:
hat eine Halbwertszeit von etwa 1,25 × 109 Jahre. Daher eignet sich dieses Verfahren viel besser als die Kohlenstoffdatierung, um das Alter älterer Objekte zu bestimmen (z. B. um herauszufinden, wann sich Felsen gebildet haben)..
Beispiel
Die Aktivität einer Probe von Ötzi dem Mann aus dem Eis wurde mit 0,13 Bq pro Gramm gemessen. Da die Aktivität des lebenden Gewebes etwa 0,23 Bq pro Gramm beträgt, finden Sie heraus, wie lange Ötzi, der Mann aus dem Eis, lebte.
Zuerst finden wir die Zerfallskonstante:
.
Dann, 
.
Wir haben von beiden Seiten genommen,
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Dann, 
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Verwendung nuklearer Strahlung in der Medizin
Die nukleare Strahlung wird in der Medizin für Diagnose und Therapie vielfältig eingesetzt.
Metastabiles Tachnitium-99 ist ein Isotop des Technitiums (
), die während des 
Zerfall von Molybdän-99 (
). Der Kern von gebildet ist in einem angeregten Zustand und zerfällt durch die Emission von a 
Strahl. Das Der Zerfall von metastabilem Technitium-99 hat eine Halbwertszeit von etwa 6 Stunden, was viel länger ist als die typische Halbwertszeit zerfällt. Dies ist ideal, da die Körperzellen einige Zeit benötigen, um injiziertes Material aufzunehmen. Das spritzt ab wird von Krebszellen aufgenommen (sie dringen nicht in gesunde Zellen ein), wo sie sich unterziehen zerfallen. Mit einer Gammakamera konnte die Position von Krebszellen erkannt werden.
Jod-131 ist ein instabiles Isotop, das zur Zerstörung von Krebszellen in der Schilddrüse verwendet wird.
Positronen-Elektron-Tomographie (PET) Beim Scannen wird auch Kernstrahlung verwendet. Hier Moleküle mit Atomen, die sich unterziehen 
Zerfall wird in den Körper eingeführt. Das Teilchen sind Positronen (
) und sie vernichten, wenn sie mit Elektronen in Kontakt kommen (
). Die Vernichtung erzeugt ein Paar von Photonen, die dann detektiert werden können.
Eine der Anwendungen der nuklearen Strahlung - ein PET-Scan
