Kernphysik und Kernenergie. Fluch oder Segen für die Menschheit?

Inhaltsverzeichnis

Historische Entwicklung Atommodell

Radioaktivität

Kernspaltung

Stromerzeugung im Atomkraftwerk

Die Atombombe

Altersbestimmung mit der C14- Methode

Fazit

Abbildungsverzeichnis

Quellen

Historische Entwicklung Atommodell

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Vor 2500 Jahren verkündete der griechische Philosoph Demokrit

(* 460 v. Chr.; † 400 v. Chr.), dass die Natur aus unteilbaren Einheiten

bestehe. Diese nannte er Atome, welcher Begriff von den griechischen

Wörtern ἄτομος und átomos abstammt und „das Unteilbare“ bedeutet.

Danach wurden die Grundbausteine der Materie nicht mehr erforscht

oder die Kirche hat die Erkenntnisse verbieten lassen.

Erst im 19. Jahrhundert untersuchte der englische Naturforscher und Lehrer

John Dalton (* 6. September 1766; † 27. Juli 1844) Atome. Er stimmte

Demokrit zu, dass die Atome massiv und damit unteilbar sind. Außerdem

stellte er fest, dass es so viele Atomarten wie Elemente gibt. Abb. 1: Demokrit

Der britische Physiker und Nobelpreisträger Sir Joseph John Thomson

( * 18. Dezember1856; † 30. August 1940) entwickelte das sogenannte

Erdbeeren- oder Rosinenkuchenmodell. Danach waren die Atome zwar

immer noch massiv, aber er entdeckte die Elektronen. Nach seinem Modell waren innen die positiv geladenen Protonen und außen die negativ geladenen Elektronen wie die Samen auf der Erdbeeroberfläche. Die Elektronen in einer gleichmäßig verteilten, positiv geladenen Masse lassen sich auch mit Rosinen in einem Kuchen vergleichen.

Ernest Rutherford (* 30.August 1871; † 19. Oktober 1937), welcher seit 1931 Baron Rutherford of Nelson hieß, teilte die Radioaktivität in Alpha-, Beta- und Gammastrahlung. Dafür und für den Begriff der Halbwertszeit, welchen er einführte, erhielt er den Nobelpreis für Physik. Er widerlegte das Atommodell von Thomson, der noch von einer gleichmäßigen Massenverteilung im Atom ausging. Dazu untersuchte er die Streuung von Alphateilchen an Goldfolie. Nach dem Rutherforschen Atommodell besteht ein Atom aus einem winzig kleinen positiv geladenen Atomkern, der nahezu die gesamte Masse des Atoms ausmacht. In der etwa zehntausendmal größeren Atomhülle bewegen sich Elektronen, die den Atomkern wie Planet die Sonne umkreisen. Außerdem wies er 1919 mittels eines Experimentes nach, dass durch Bestrahlung mit Alphateilchen ein Atomkern in einen anderen umgewandelt werden kann. (Bei seinem Experiment wurde Stickstoff in das nächst schwere Element Sauerstoff umgewandelt). Damit entdeckte er das Proton.

Das Bohrsche Atommodell, entwickelt von dem dänischen Physiker Niels Henrik David Bohr (* 7. Oktober 1885; † 18. November 1962), ist das erste Atommodell, das Ansätze der Quantenmechanik enthält. Nach seinem Modell besteht das Atom aus Atomkern und Atomhülle. Die Elektronen bewegen sich dabei auf „Schalen“. Auf der 1. Schale haben zwei Elektronen Platz, auf den folgenden jeweils acht Elektronen. Außerdem sah er für Elektronen keine festen Bahnen, sondern nur Aufenthaltswahrscheinlichkeiten vor.

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Abb. 2: John Dalton Abb. 3: sein Atommodell: Atome: unteilbare Kugeln

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Abb. 4: Sir Joseph John Thompson Abb. 5: Atom: innen Protonen, außen Elektronen

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Abb. 7: Atom: winziger und schwer Abb. 6: Ernest Rutherford Atomkern umgeben von zehntausenmal größeren Atomhülle 4

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Abb. 8: Versuchsanordnung für Rutherfords Streuversuche

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Abb. 9: Nils Bohr Abb. 10: Atom: Elektronen auf Schalen

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