Hopp til innhald

  1. Home
  2. NaturfagChevronRight
  3. Stråling og radioaktivitetChevronRight
  4. Ioniserande stråling – høg energi gir nytte og fareChevronRight
  5. Ioniserende stråling slår laus elektronChevronRight
SubjectMaterialFagstoff

Fagartikkel

Ioniserende stråling slår laus elektron

Ioniserande stråling har evne til å rive laus elektron i dei atoma og molekyla som blir råka. Då blir dei ioniserte.

Lysende blått gammaglimt i verdensrommet. Foto.

Ioniserande stråling

Det er ikkje berre strålane frå radioaktive stoff som er ioniserande. Røntgenstråling og energirik ultrafiolett stråling er òg ioniserande. Synleg lys er derimot ikkje ioniserande. Det vil seie at fotona i synleg lys ikkje har energi nok til å rive laus elektrona i stoffa dei råkar.

Når vi sender ioniserande strålar frå eit radioaktivt stoff gjennom eit elektrisk felt (det vil seie eit område der det verkar krefter på elektriske ladningar), ser vi at alfastrålane omfattar positivt ladde partiklar, mens betastrålane er negativt ladde partiklar. Gammastrålane blir ikkje avbøygde i det elektriske feltet og inneheld derfor ikkje elektrisk ladde partiklar.

Stråling av foton

Fotona i synleg lys går gjennom stoff som glas og vatn, men ikkje gjennom ugjennomsiktige stoff.

Fotona i røntgenstråling og gammastråling er usynlege, og desse fotona er mykje meir energirike enn dei synlege lysfotona. Røntgenfotona går lett gjennom muskelvevet i kroppen vår, men ikkje så lett gjennom knoklane. Det er det som skaper kontrastane på eit røntgenbilete.

Gammafotona er endå meir energirike enn røntgenfotona, og går så å seie uhindra gjennom ein gris på langs. Dei kan til og med gå tvers gjennom tjukke murvegger.

Gammafotona frå radioaktive stoff stammar frå dei ustabile atomkjernane. Når ein atomkjerne har eksplodert og sendt i veg ein alfa- eller betapartikkel, hamnar den attverande kjernen ofte i ein ustabil og svært energirik tilstand. Kjernen kvittar seg med denne energien ved å sende han ut som eit gammafoton. Det energirike gammafotonet har ei svært kort bølgjelengd. Av tabellen ser vi at gammafotona har bølgjelengder som berre er brøkdelar av ein nanometer (nm = 10-9 m).

Stråling av partiklar

I alfa- og betastråling er det partiklar som strøymer. Ved å studere korleis strålane blei avbøygde i eit elektrisk felt, fann forskarane tidleg ut både kva slags elektrisk ladning dei hadde, og kor tunge dei var.

Alfapartikkelen inneheld to proton og to nøytron og er dermed eit brotstykke av sjølve atomkjernen som eksploderer. Det som blir att etter atomkjerneeksplosjonen, er ein ny kjerne av eit anna grunnstoff med to proton og to nøytron mindre enn den gamle kjernen. Det nye grunnstoffet får då eit atomnummer som er to einingar lågare enn det gamle. Det rykkjer to plassar bakover i periodesystemet.

Elektrona frå kjernen

At det kjem elektron frå ein atomkjerne, kan verke rart ettersom kjernen berre inneheld proton og nøytron. Men i ein atomkjerneeksplosjon som sender ut alfastrålar (elektron), reknar vi med at eitt av nøytrona i atomkjernen blir omforma, slik at kjernen står att med eitt elektron og eitt proton.

Elektronet fer ut av kjernen med enorm fart, mens protonet blir tilbake, og det nye atomet får eitt proton meir og eitt nøytron mindre enn det gamle. Atomnummeret til det nye grunnstoffet blir éi eining høgare enn det gamle, og grunnstoffet rykkjer då éin plass framover i periodesystemet. Det som skjer med nøytronet i kjernen, er at det går over til ein positiv og ein negativ partikkel. Vi kan skrive det slik: nøytron → proton + elektron (betapartikkel).

Bakgrunnsstråling

Jorda har alltid vore utsett for ei svak ioniserande stråling. Denne strålinga er ein del av naturen. Mesteparten kjem frå bakken og skriv seg frå radioaktive stoff i jordskorpa. Noko kjem frå verdsrommet som kosmisk stråling. Denne strålinga – anten ho kjem frå bakken eller verdsrommet - kallar vi bakgrunnsstråling. Når vi bruker geigerteljar til å måle strålinga frå radioaktive stoff, må vi alltid ta omsyn til bakgrunnsstrålinga.

Kosmisk stråling

Kosmisk stråling er ioniserande stråling frå verdsrommet og frå sola. Denne strålinga blei oppdaga av ein prest i 1910. Han ville vise at bakgrunnsstrålinga frå bakken minka med høgda og klatra derfor opp i Eiffeltårnet med ein geigerteljar. Men han fann det motsette av det han venta. Strålinga auka i staden for å minke. Geigerteljaren registrerte ei anna ioniserande stråling enn strålinga frå radioaktive stoff i bakken. Sidan strålinga auka med høgda, var det rimeleg å tru at ho kom frå verdsrommet.

Meir om kosmisk stråling

Strålinga frå verdsrommet inneheld for det meste proton, men òg nøytron, alfapartiklar og andre atomkjernar. Dei har ein fart som ligg tett oppunder lysfarten. Partiklar med ein slik kolossal fart skriv seg frå uhorvelege stjerneeksplosjonar andre stader i verdsrommet.

Kosmisk stråling frå sola inneheld òg for det meste proton, men i tillegg alfapartiklar og andre atomkjernar. Protona frå sola har mindre fart enn protona frå verdsrommet, om lag ein tredel av lysfarten.

I tillegg til dei nemnde partiklane omfattar begge stråletypane både elektron og gammastråling. Både atmosfæren og magnetfeltet rundt jorda skjermar oss mot kosmisk stråling. Storparten av dei raske protona blir stansa i atmosfæren fordi dei kolliderer med luftmolekyl, men mange nøytron når heilt ned til bakken.

Magnetfeltet hjelper til med å styre elektrisk ladde partiklar unna, slik at dei ikkje kjem ned til jordoverflata. Den kosmiske strålinga er derfor ufarleg ved jordoverflata. Men sidan strålinga aukar med høgda over bakken, aukar den kosmiske strålefaren dess høgare vi kjem. På flyreiser kan den kosmiske strålinga vere rundt ti gonger så sterk som ved bakken.

Læringsressursar

Ioniserande stråling – høg energi gir nytte og fare

Kva er kjernestoff og tilleggsstoff?
SubjectEmne

Fagstoff

SubjectEmne

Oppgaver og aktiviteter