Korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege, aber wenn beispielsweise die Hälfte einer U-235-Probe einem Alpha-Zerfall unterliegt, markiert dies ihre Halbwertszeit. Was aber, wenn eine Probe einem Gamma-Zerfall unterliegt? Bleibt seine Masse nicht immer gleich? Wie messen wir die Halbwertszeit von radioaktiven Materialien, die nur einem Gamma-Zerfall unterliegen?
Sie können die Halbwertszeit eines Isotops messen, indem Sie die Verringerung der Menge des Isotops messen , und das wäre bei Gammastrahlung nicht möglich.
Sie können jedoch auch die Halbwertszeit eines beliebigen Isotops messen, indem Sie die Verringerung des Strahlungspegels des Isotops überwachen.
Darüber hinaus wird die meiste Gammastrahlung als "Aufräumarbeiten" für einen anderen Apha- oder Beta-Zerfall emittiert.
Betrachten Sie das Isotop Cäsium-137 https://en.wikipedia.org/wiki/Caesium-137 .
Dieses Isotop unterliegt einem Beta-Zerfall und bildet Ba-137 mit einer mäßig langen Halbwertszeit von 30,17 Jahren. Ein Teil des Bariums wird in einem angeregten Kernzustand gebildet; die Protonen und Neutronen in diesen Bariumkernen befinden sich nicht in ihrer niedrigstmöglichen Energiekonfiguration. Das Isotop wird als Barium-137m (m für metastabil) bezeichnet.
Dieses Barium-137m erreicht einen stabilen Endzustand, indem es einen Gammastrahl aussendet.
Dies ist bei vielen Alpha- oder Beta-Zerfällen der Fall. Aber in den meisten Fällen kommt die Gammastrahlung fast augenblicklich heraus und wird mit dem ursprünglichen Ausgangsisotop assoziiert.
Aber das Barium 137m hat eine Halbwertszeit von 2,5 Minuten; lang genug, um den Gammastrahl mit dem metastabilen Bariumisotop in Verbindung zu bringen.
Dieses System ist die Grundlage eines sehr nützlichen Experiments für Physikstudenten. https://www.clarion.edu/academics/colleges-and-schools/college-of-education-health-and-human-services/school-of-education/science-in-motion-project/available-equipment/ Halbwertszeit von Barium-137m.doc
Ein Plastikfläschchen enthält etwas radioaktives Cs 137, eingeschlossen in einer stabilen, unlöslichen chemischen Matrix. Aufgrund des oben beschriebenen Zerfalls enthält das Fläschchen auch etwas Barium 137m, das einem Gamma-Zerfall unterliegt. Die Menge an Barium bleibt relativ konstant, da die Erzeugung aus Cäsium 137 dem Zerfall zu stabilem Barium 137 entspricht.
WWenn das Fläschchen mit Wasser gespült wird, bleibt das chemisch gebundene Cäsium zurück, während das Barium ausgespült wird (sowohl 137 als auch 137m).
Die Menge an Barium ist chemisch nicht nachweisbar. Aber die Menge an Gammastrahlung kann gemessen werden, und sie nimmt ab, wenn das Barium 137m verschwindet, und zwar mit der gleichen Halbwertszeit von 2,5 Minuten
In der Zwischenzeit stellt das Plastikfläschchen die Menge an Barium-i37m wieder her, bereit für die nächste Gruppe von Studenten. Das Gerät wird oft als "nukleare Kuh" bezeichnet.
Bleibt seine Masse nicht immer gleich?
Da Kerne mit quantenmechanischen Modellen und spezieller Relativitätstheorie gut modelliert sind, ändert sich die Masse aufgrund der Energie, die mit dem Gamma weggenommen wird.
Sehen Sie hier die Antworten.
Ja, die Halbwertszeit kann bei allen Arten von radioaktivem Material beobachtet werden.
Connor Behan