Für Entdecker: Das Geheimnis der kritischen Masse

Für Kettenreaktionen in der Kernphysik bedarf es spaltbares Material, damit die Kettenreaktion aufrechterhalten werden kann. Diese benötigte Menge an Spaltmaterial wird dabei als kritische Masse bezeichnet. Dabei darf genau ein Neutron eine weitere Spaltung des Materials auslösen, damit die Kettenreaktion kontrolliert bleibt. Lösen mehrere Neutronen gleichzeitig Kettenreaktionen aus, handelt es sich um unkontrollierte Kettenreaktionen und damit gegebenenfalls um die Anbahnung einer nuklearen Katastrophe, denn unkontrollierte Kettenreaktionen sind kaum aufhaltbar. Die nötige kritische Masse, die dann zu einer einzelnen weiteren Kernspaltung führt, hat demnach eine konstante Reaktionsrate. Der Multiplikationsfaktor beläuft sich dann auf 1. Sobald die vorhandene Masse innerhalb eines Prozesses … Read more »

Warum man keine radioaktiv belasteten Pinsel abschlecken sollte: Die Erzeugung künstlicher Radioaktivität

1. Was ist künstliche Radioaktivität überhaupt?

In der Natur kommt natürliche Radioaktivität vor. Letztendlich bedeutet Radioaktivität, dass geladene Teilchen ihren Zustand verändern und dabei Energie in Form von ionisierender Strahlung abgeben. Dem Ehepaar Irène und Frédéric Joliot-Curie gelang es im Jahre 1933, künstliche Radioaktivität zu erzeugen. Dazu führten sie bestimmten Proben natürliche Alphastrahlung zu. Diese neu entdeckten Isotope haben in der Natur kein Vorkommen, da sie verhältnismäßig eine sehr kurze Halbwertszeit haben. Jedes Element hat mehrere Isotope, die sich dabei lediglich in der Masse ihres Atomkerns unterscheiden. Die meisten natürlichen Isotope sind stabil, da ihre radioaktiven Isotope eine sehr kurze … Read more »

Schneller als das Licht ist Niemand – oder doch?

1. Einstein für alle: Was ist Lichtgeschwindigkeit?

Lichtgeschwindigkeit ist eine physikalische Konstante, die gemeinhin mit „c“ abgekürzt wird. Sie bezeichnet die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Lichtwellen in einem Vakuum. Abgesehen von dem Licht selbst ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit auch bei anderen elektromagnetischen Wellen, wie beispielsweise Mikrowellen, Gravitationswellen, Radiowellen. Elektromagnetische Wellen werden erzeugt, wenn eine Ladung beschleunigt wird, wie es beispielsweise in einem Synchrotron der Fall ist. Die Lichtgeschwindigkeit bemisst sich auf 299.792.458 m/s . Das bedeutet, dass das Licht in einer Sekunde sieben Mal die Erde umrundet.

Die Lichtgeschwindigkeit lässt sich unterteilen in die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum und die Lichtgeschwindigkeit in einem … Read more »

Kontrolliere dein Wissen – Die unkontrollierte Kettenreaktion

1. Wie entsteht eine unkontrollierte Kettenreaktion

Um zu verstehen, was eine unkontrollierte Kettenreaktion ist, muss zunächst verdeutlicht werden, was genau eine Kettenreaktion in der Atomphysik ausmacht. Alle Materien bestehen aus Atomen. Atom bedeutet eigentlich „unteilbar“, eine Vorstellung, die seit der Antike vorherrschte. Erst 1897 entdeckte Joseph John Thompson, dass Atome aus mehreren kleinen Teilchen mit bestimmter Ladung und Masse bestimmen müssen, was die bis dahin populäre Meinung der Unteilbarkeit des Atoms widerlegte. Atome sind immer elektrisch neutral. Ihr Innerstes, der Atomkern ist positiv geladen. Er besteht aus Protonen und Neutronen. Zwar ist der Atomkern der kleinste Bestandteil eines Atoms – … Read more »

Für alle, die den Unterschied zwischen Synchrotronen und Zyklotronen verstehen wollen – aber nicht wissen, wo sie anfangen sollen

1. Was ist ein Synchrotron?

Die Bezeichnung „Synchrotron“ kommt von dem Wort „synchron“, also „gleichzeitig“. Es handelt sich dabei um einen Teilchenbeschleuniger, den man zu den Ringbeschleunigern zählt. Ganz wie es der Name bereits andeutet, handelt es sich bei einem Ringbeschleuniger um eine Art des Teilchenbeschleunigers, der so konstruiert ist, dass die geladenen Teilchen eine annähernd kreisförmige Bahn repetitiv umlaufen. Bei diesen geladenen Teilchen kann es sich klassischerweise um Elektronen, Protonen oder auch Schwerionen wie beispielsweise Goldionen handeln, die mithilfe des Synchrotron auf eine extrem hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden. Der ringförmige Teilchenbeschleuniger ist im Inneren vakuumisiert.

Wie ist das Synchrotron … Read more »