Fluorit,La Viesca, Asturias, Spanien.
©2003 GeoNord.

 RADIOAKTIVITET

© 2001 GeoNord


Radioaktivitet, fysikaliskt fenomen som uppträder hos vissa tyngre grundämnen. Det upptäcktes av Henri Becquerel 1897 och yttrar sig som ett spontant sönderfall av atomkärnan, åtföljt av radioaktiv strålning. Denna består av alfa-, beta- eller gammastrålar. Sönderfallet av den enskilda kärnan sker helt slumpvis i tiden, men så att hälften av alla kärnor har omvandlats efter en karakteristisk tid, ämnets halveringstid.

Vid alfastrålning utsänds en heliumkärna, vilket medför att kärnladdningen minskar med två enheter och massan med fyra enheter. Vid betasönderfall utsänds en negativ elektron, vilket ökar kärnladdningen med en enhet men lämnar massan i stort sett oförändrad. Uran 238 övergår sålunda vid sitt alfasönderfall med en halveringstid av 4,5 miljarder år i torium 234 som genom betasönderfall med halveringstiden 24 dagar förvandlas till protaktinium 234. Vid gammastrålning sker inte någon elementomvandling. Kärnan övergår bara i ett lägre energitillstånd.

Kärnomvandlingen leder alltså ofta till bildning av nya radioaktiva serier som inte slutar förrän de nått fram till en stabil isotop, som när det gäller de tyngsta elementen är bly eller vismut. En förutsättning för att man skall kunna iaktta radioaktivitet i naturen är att det i serien ingår en isotop, vars halveringstid är så lång att den inte tagit slut under den tid som gått sedan den först bildades. Halveringstiden skall vara en eller flera miljarder år.

I en radioaktiv serie inställer sig radioaktiv jämvikt, vilket innebär att lika många kärnor av ett visst slag bildas och sönderfaller per tidsenhet. Mängderna av två på varandra följande ämnen i serien förhåller sig då som halveringstiderna. Förutsättningen för detta slag av jämvikt är att moderelementet för serien har mycket längre halveringstid än de följande elementen. Man talar då om sekulär jämvikt.

Samtliga isotoper av element med en kärn- laddning över 93 är radioaktiva. Det finns också i naturen radioaktiva isotoper av vissa lättare element, nämligen flera isotoper av samarium som är alfastrålande samt betastrålarna kalium 40, rubidium 87 och lutetium 176. Kalium 40 har fått stor betydelse för radioaktiv åldersbestämning. 1934 framställde Irene Curie och Frédéric Joliot ett radioaktivt ämne, som inte finns i naturen, genom att beskjuta aluminium med alfapartiklar. Härvid bildas fosfor 30 som omvandlas till stabilt kisel 30 genom att det sänder ut en positiv elektron med en halveringstid av 2,6 minuter. I naturen förekommer inte utsändning av positiva elektroner, eftersom de tunga elementen har ett stort överskott av neutroner, som skulle ökas ytterligare genom omvandling av en proton till en positiv elektron och en neutron. Man har framställt många artificiellt radioaktiva ämnen genom beskjutning av olika kärnor med protoner, deuteroner, tritoner, neutroner, alfapartiklar och tyngre kärnor men också med energirika fotoner.

Radioaktiviteten har fått stor praktisk betydelse inom medicin och teknik men också för geologi, geofysik och arkeologi.

Mineral som innehåller grundämnena uran och thorium utsänder radioaktiv strålning. För att påvisa detta behöver man ett instrument, som vanligen inte ingår i amatörsamlarens utrustning, nämligen en s.k. geigermätare. Radioaktiviteten mäts på en sifferskala eller som ett tickande eller knastrande ljud. De flesta geigermätare måste dock hållas mycket nära mineralet för att ge ett säkert utslag. Därför fungerar de bäst över lösa malmstycken eller kala klipphällar. Ju starkare radioaktiviteten är ju kraftigare blir geigermätarens registrering. Radioaktiva mineral är mycket sällsynta och därför mycket värdefulla för samlaren. Det behöver inte bara gälla de typiska uranmalmerna, såsom pechblände och uranit, utan även en rad andra mycket sällsynta mineral kan ha en växlande halt av uran eller thorium.

Radioaktiviteten kan också påvisas på enklare sätt. Man kan t. ex. slå in det misstänkta radioaktiva mineralet i en fotografisk film, som då angrips av strålningen och får ljusa spår och
märken.

Exempel på radioaktiva mineral. Stark radioaktivitet uranitit (pechblände), thorit och carnotit Svag eller växlande radioaktivitet monazit, gadolinit, ortit, zirkon, euxenit, samarskit och yttrotantalit




©2001- GeoNord