Alfa-, bèta- en gammastraling

In de natuurkunde hoor je wel eens alfastraling, bètastraling of gammastraling voorbij komen. Maar wat is deze straling en wat is het verschil tussen deze drie? In dit artikel lees je de antwoorden.

Als atoomkernen vervallen, dan wordt er energie uitgezonden in de vorm van straling. Deze straling kan in twee categorieën worden verdeeld: deeltjesstraling en elektromagnetische straling.

Deeltjesstraling

Deeltjesstraling, zoals de naam al zegt, bestaat uit deeltjes die energie kunnen overbrengen. Deze energie is dan in de vorm van de kinetische energie dat het deeltje heeft doordat het erg snel kan bewegen. Deeltjesstraling is onderverdeeld in twee verschillende soorten: alfastraling en bètastraling, vernoemd naar het soort deeltje dat wordt uitgezonden door de vervallende atoomkern.

Alfastraling

Een alfadeeltje is niets anders dan een helium atoomkern (⁴₂He). Het alfadeeltje heeft dus een massagetal van 4 en een atoomnummer van 2. Als een atoomkern vervalt en daarbij alfastraling uitzendt, dan zendt het dus een helium atoom uit. Een vervalreactie ziet er als volgt uit:

Het massagetal van de vervallende kern gaat met 4 omlaag (van 235 naar 231 in dit geval) en het atoomnummer gaat met 2 omlaag (van 92 naar 90 dus). De overige massa en lading worden meegenomen door het alfadeeltje ⁴₂He. Daarnaast neemt het alfadeeltje ook kinetische energie mee. Deze energie is afkomstig uit de vervallende atoomkern.

Vergeleken met de andere soorten straling is het alfadeeltje erg zwaar en groot. Het heeft daardoor vaak maar weinig snelheid en botst makkelijk tegen andere atomen aan wanneer het uitgezonden wordt. Vaak is een paar centimeter lucht of een velletje papier genoeg om het tegen te houden. Hierdoor is alfastraling nauwelijks schadelijk, behalve als een bron van alfastraling zich in het lichaam bevindt, zoals bij besmetting het geval is. In dat geval kan het flinke schade aanrichten doordat alle energie van de straling in een kleine gebied rond de bron wordt opgenomen.

Bètastraling

Bètastraling is weer onder te verdelen in twee groepen, afhankelijk van de lading van het uitgezonden deeltje spreken we van β⁺-straling of β^--straling. Behalve de lading, is de massa van de twee deeltjes gelijk. Een β^--deeltje is eigenlijk een elektron en een β⁺-deeltje een positron (een elektron met een positieve lading). Een voorbeeld van een vervalreactie waarin een bèta⁺-deeltje wordt uitgezonden is:

Het massagetal van de vervallende atoom kern verandert dus niet, alleen het atoomnummer gaat 1 naar beneden als er bèta⁺-verval optreedt. Vaak wordt een bèta⁺-deeltje ook als e⁺ geschreven in vervalreacties. Let daar dus op dat het wel om dezelfde straling gaat. Een bèta^- vervalreactie ziet er als volgt uit:

Net als bij een bèta⁺-verval blijft het massagetal van de vervallende atoomkern gelijk. Nu gaat het atoomnummer echter met 1 omhoog, omdat het bèta^--deeltje een negatieve lading heeft. Let hier ook goed op, omdat het bèta^--deeltje vaak als e^- wordt geschreven!

Vergeleken met alfastraling is het bèta-deeltje erg klein en licht. Het komt dus veel verder dan een alfadeeltje. Om bètastraling tegen te houden heb je al gauw een plaat van aluminium of een ander soort metaal nodig. In het menselijk lichaam kan bètastraling dus ook grote schade aanrichten.

Gammastraling

Gammastraling is geen deeltjesstraling, maar elektromagnetische straling. Dit is veruit de gevaarlijkste soort straling. Omdat de straling uit golven bestaat, is het erg moeilijk tegen te houden. Daarnaast heeft gammastraling ook veel energie, waardoor het nog moeilijker te stoppen is. Een voorbeeld van een vervalreactie waarbij gammastraling vrijkomt:

Het gammadeeltje heeft geen massa en ook geen lading. Het neemt alleen energie mee uit de atoomkern.

Voor mensen is gammastraling erg gevaarlijk, omdat het zoveel energie heeft en moeilijk tegen te houden is. Vaak heb je een dik stuk lood of ongeveer een meter beton nodig om de meeste gammastraling tegen te houden. In het menselijk lichaam kan gammastraling veel schade aanrichten. Gammastraling maakt het DNA in cellen kapot, waardoor ernstige ziektes kunnen ontstaan.

Conclusie

Onderstaande figuur laat nog een keer alfastraling, bètastraling en gammastraling zien en hoe je ze kunt stoppen. Het is een mooie samenvatting van alles wat besproken is.