Radioaktivitet — α, β, γ

Fysik C · STX · C-niveau · Moderne fysik (overblik)

⚛️ Radioaktivitet — α, β, γ

Radioaktivitet (opdaget af Becquerel 1896, navngivet af Marie Curie) er ustabile atomkerneers spontane omdannelse.

Alfa-stråling (α): He-4 kerne (2 protoner + 2 neutroner) udsendes. Atomnummer Z falder med 2, masse-nummer A falder med 4. Eks.: ²³⁸U → ²³⁴Th + α. Stoppes af papir eller hud — farlig kun ved indtagelse/indånding (radon i kælder).

Beta-stråling (β⁻): neutron → proton + elektron + antineutrino. Z stiger med 1, A uændret. Eks.: ¹⁴C → ¹⁴N + β⁻ + ν̄. Stoppes af aluminiumsplade få mm.

Beta-plus (β⁺): positron-emission (proton → neutron + positron + neutrino).

Gamma-stråling (γ): høj-energi fotoner. Z og A uændret — sker ofte sekundært efter α/β-henfald. Stoppes kun af tyk bly eller beton. Mest gennemtrængende.

Halveringstid: T½ = ln2/λ, hvor λ = henfaldskonstant. ¹⁴C: 5730 år. ¹³¹I: 8 dage. ¹³⁷Cs: 30 år. ²³⁸U: 4,5 mia år.

Henfaldsligning: N(t) = N₀·e^(-λt) = N₀·(½)^(t/T½). Aktivitet A = λ·N (Bq = Bequerel = 1 henfald/s).

Anvendelser

¹⁴C-datering (arkæologi op til ~50.000 år), medicin (PET-scanning med ¹⁸F, kræftbehandling med ⁶⁰Co), kraftværker (²³⁵U-fission), industri (røntgentest), forsker (sporings-isotoper).

Strålingsdosis: målt i sievert (Sv). Naturlig baggrundsstråling: ~3 mSv/år. Røntgenbillede: 0,1 mSv.

Beskyttelse: 4 principper — afstand (intensitet ∝ 1/r²), tid (mindre er bedre), afskærmning, forhindre indtag.

Vidste du at...

🏆 Marie Curie vandt 2 Nobelpriser — fysik 1903 (med Pierre Curie + Becquerel) for radioaktivitet, kemi 1911 for opdagelsen af polonium + radium. Hun er den eneste person der har vundet Nobelpris i 2 forskellige videnskaber.

☢️ Tjernobyl (1986) frigav ca. 400× mere stråling end Hiroshima-bomben. Stadig kontamineret zone på 30 km radius. Måltid med radioaktivt cæsium fra Tjernobyl-svampe måles stadig i Sverige + Norge i 2024 — 38 år senere!

📜 Kulstof-14-datering (Willard Libby, Nobelpris 1960) revolutionerede arkæologi. Bruges på alt fra Egyptens pyramider til Turin-ligklædet (afslørede det som middelalderligt, ikke Jesu tid).

Læringsmål

• Beskrive α-, β- og γ-stråling: hvad udsendes, hvad sker med Z og A, og hvad stopper det
• Skrive og afstemme henfaldsligninger (fx ²³⁸U → ²³⁴Th + ⁴He; ¹⁴C → ¹⁴N + β⁻)
• Beregne aktivitet A = λ·N (Bq) og antal atomer tilbage efter et givet antal halvliv
• Nævne 3 anvendelser: ¹⁴C-datering (arkæologi), PET-scanning (medicin), kræftbehandling med γ-stråling
• Forklare strålingsbeskyttelse med 4 principper: afstand (1/r²), tid, afskærmning, forhindre indtagelse

Sådan kan du arbejde med emnet

• Henfaldsligning: ²³⁸U (Z=92) udsender α-stråling. Hvad er datterkernen? Skriv reaktionsligningen med korrekte A og Z
• ¹⁴C-datering: organisk prøve har 25 % af original ¹⁴C tilbage. Beregn alderen (T½ = 5730 år, hint: 25 % = (½)² → 2 halvliv)
• Lav en sammenligningstabel for α, β, γ: hvad er det? Ladning? Stoppet af? Farligst ved indtagelse/ekstern eksponering?

Eksperiment-forslag

• Brug Geigertæller (eller simuleret app) til at måle baggrundsstråling i klasselokalet og sammenlign med nær en svag kilde.
• Udfør en henfaldstabel: start med 1024 "atomer" (møntkast = henfald), kast alle mønter og fjern plat — gentag 10 gange og plot N mod kast (eksponentiel kurve).
• Brug ¹⁴C-datering formlen: prøve har 6,25 % ¹⁴C tilbage — beregn alderen skridt for skridt.

Brobygning

Henfaldet følger en eksponentiel funktion styret af halveringstiden — dens matematiske detaljer og beregningseksempler udforskes i 'Halvliv (overblik)'.