Möglicherweise war es ein Zufall: Ende des 19. Jahrhunderts experimentierte der französische Physiker Henri Becquerel mit uranhaltigen Gesteinsproben und fand dabei heraus, dass das Gestein eine seltsame Strahlung aussandte. Es war radioaktiv. Heute wissen wir: Von den in der Natur vorkommenden Elementen haben etwa 42 Elemente insgesamt über 90 radioaktive Nuklide.
Warum zerfallen diese Nuklide?
In radioaktiven Nukliden verwandeln sich einzelne Atomkerne in andere Atomkerne, weil sie „zu schwer“ sind, um stabil zu bleiben. Dabei senden sie zum Beispiel Elektronen oder Pakete aus Neutronen und Protonen – Heliumkerne – aus. Diese Teilchen lassen sich in speziellen Geräten nachweisen, zum Beispiel kann man sie in einer Nebelkammer „sichtbar“ machen.
Entdeckung durch Zufall
Foto: American Institute of Physics
Henri Becquerel hatte Gesteinsproben auf einer Fotoplatte liegen lassen. Die Fotoplatten steckten dabei in Hüllen, die sie vor Licht schützten. Nach dem Entwickeln der Platten stellte er fest, dass das Uranerz die Fotoplatten geschwärzt hatte, genau wie Licht. Die seltsame Strahlung durchdrang mühelos Papier. Durch äußere Einflüsse schien sich der Vorgang nicht beeinflussen zu lassen.
Becquerel nannte das Phänomen „Uran-Strahlung”. Den Begriff „Radioaktivität” erfand einige Jahre später seine Kollegin Marie Curie, als sie das gleiche Phänomen noch bei weiteren Stoffen nachweisen konnte.
Marie Curie
Marie Curie war nicht nur eine sehr starke Persönlichkeit, sondern auch eine Forscherin mit extremem Durchhaltevermögen. Jahrelang analysierte sie das natürliche Mineral „Pechblende” in einem alten, zugigen Holzschuppen, der ihr und ihrem Mann als Labor diente. Dabei fand sie heraus, welche radioaktiven Stoffe in der Pechblende stecken. Einen dieser Stoffe nannte sie nach ihrer Heimat Polen „Polonium”, den anderen „Radium”.
Nebelkammer
In der Nebelkammer werden die Spuren der beim radioaktiven Zerfall ausgesandten Teilchen sichtbar gemacht. Wenn das Teilchen eine elektrische Ladung besitzt, dann bewegt es sich bei einem angelegten Magnetfeld auf Kreisbahnen.
Bei einer Nebelkammer handelt es sich um ein Gefäß, das mit einem wasserdampfgesättigten Gas, z. B. Luft, gefüllt ist. Die Bahnen von Teilchen werden darin als Nebelspuren sichtbar, weil die Teilchen die Gasmoleküle ionisieren und diese dann als Kondensationskerne dienen. Rund um die ionisierten Gasmoleküle bilden sich auf diese Weise winzige Tröpfchen, und man kann die Bahn des Teilchens verfolgen. Das sieht so ähnlich aus wie die „Kondensstreifen”, die Flugzeuge mit den Triebwerken hoch am Himmel erzeugen.
Meistens legt man an eine Nebelkammer zusätzlich ein Magnetfeld an: So erkennt man, ob das Teilchen geladen ist. Positiv geladene Teilchen drehen Spiralbahnen in die eine Richtung, negativ geladene Teilchen in die entgegengesetzte Richtung. Je enger eine Spirale ist, desto kleiner war die Energie des einfallenden Teilchens.
Beim Nebelkammerspiel können wir jetzt unser Wissen unter Beweis stellen:
