Wenn Atomkerne zerfallen: Was ist Radioaktivität?

Überall um uns herum gibt es Strahlung: Licht, Wärme, elektromagnetische Wellen. Manche Strahlung können Sie sehen oder spüren, manche nicht. Radioaktive Strahlen gehören zu Letzteren: Sie können sie nicht sehen oder spüren, trotzdem können sie großen Schaden anrichten. Das macht sie so unheimlich - aber auch so faszinierend.

Das mit der Faszination ging schon den Entdeckern der Radioaktivität so, Henri Becquerel sowie Marie und Pierre Curie. Sie stellten vor etwas mehr als 100 Jahren fest, dass manche Körper - zum Beispiel Uransalzkristalle - ganz von selbst und ohne Einfluss von außen Strahlung abgeben. Etwa auf Fotoplatten, die dann dadurch belichtet wurden.

Wie man mittlerweile weiß, entsteht diese Strahlung durch den Zerfall von instabilen Atomkernen. Und davon gibt es jede Menge. Tatsächlich sind die meisten Atomkerne, die wir so kennen, nicht stabil, sondern instabil.

Das heißt in der Regel, sie haben eine unterschiedliche Zahl an Protonen und Neutronen. Weil das aber nicht besonders anschaulich ist, haben Physiker sich das sogenannte Tröpfchenmodell ausgedacht. Stellen Sie sich den Atomkern einfach als einen schwingenden Wassertropfen vor, von dem sich durch die Schwingungen kleinere Tröpfchen ablösen. Der Wassertropfen zerfällt.

Anders als die Tröpfchen senden Atomkerne beim Zerfall jedoch andere Teilchen aus. Diese Teilchen können wiederum auf andere Atome und Moleküle treffen und sie verändern. Strahlung, die so etwas kann, heißt ionisierende Strahlung. "Radioaktive Strahlung" wird zwar auch oft gesagt, aber eigentlich sind nur Elemente radioaktiv. Die Strahlung heißt "ionisierend", weil sie die Ladung - also gewissermaßen die Statik - in einem Atomkern verändert.

Die Wirkung dieser Strahlung haben auch die Curies gemerkt: Marie Curie starb mit 66 Jahren an einer aplastischen Anämie, die eine Vorstufe zu Leukämie sein kann. Sowohl sie als auch ihr Mann hatten häufiger Entzündungen an den Fingern, litten unter Erschöpfung und Müdigkeit. In einer Kurz-Biographie auf der Webseite des Nobelpreiskomitees - die Curies und Henri Becquerel bekamen für ihre Entdeckungen Nobelpreise - ist die Rede davon, dass Pierre Curies Beine oftmals so sehr zitterten, dass er sich kaum aufrecht halten konnten, und dass er Schmerzen hatte.

Nun muss man sagen, dass auch Licht- oder elektromagnetische Strahlen eine Wirkung auf den Körper haben, auf den sie treffen. So weiß man zum Beispiel, dass die UV-Strahlen der Sonne die Haut schädigen können oder dass manche elektromagnetischen Strahlen, wie etwa Handystrahlen, das Gewebe erwärmen können, auf das sie treffen.

Dennoch ist diese Strahlung keine ionisierende Strahlung, weil die ausgesendeten Teilchen nicht genügend Energie besitzen, um Atomkerne oder Moleküle angreifen zu können. Ionisierende Strahlung ist hingegen sehr energiereich - wobei es Abstufungen gibt: Am gefährlichsten ist Gammastrahlung, die sehr leicht und tief in Materie eindringen und nur durch Beton oder Blei abgeschirmt werden kann.

Betastrahlung hat eine geringere Reichweite und kann schon durch ein wenige Millimeter dickes Aluminiumblech abgeschirmt werden. Alphastrahlung wird sehr schnell absorbiert und kommt nicht einmal durch ein Blatt Papier hindurch, kann aber durchaus auch Schaden anrichten, wenn sie über Magen oder Lunge direkt in den Körper gelangt.

Auf der Erde sind grundsätzlich alle Menschen natürlicherweise mehreren Arten radioaktiver Strahlung ausgesetzt: Sie kommt aus dem All, aus dem Boden, ist zum Teil in der Nahrung. Meist kommt sie aber in so geringer Menge vor, dass sie keinen Schaden anrichtet. Kritisch wird es natürlich, wenn es zu einem Strahlenunfall wie 2011 in Fukushima in Japan kommt.

Damals gab es an manchen Stellen eine Strahlung von mehreren hundert Sievert. Ist ein Mensch solch einer Strahlung ausgesetzt, stirbt er innerhalb kürzester Zeit. Erste Symptome einer Strahlenkrankheit - wie Fieber, Haarausfall und Entzündungen auf der Haut - treten schon ab einem Sievert auf. Dieser Wert wird aber laut dem Bundesamt für Strahlenschutz in Deutschland normalerweise bei weitem nicht erreicht: Die durchschnittliche Strahlenbelastung liegt hierzulande bei 2,1 Millisievert pro Jahr.