Sexl Physik 8, Schulbuch

| 80 80.1 Die Kulturhauptstadt Linz 2009 präsentier- te u. a. das Projekt „SuperMagnetic“. Im Zuge dieses Projekts wurde eine Magnetresonanzto- mographie (MRT) eines Sportlers künstlerisch bearbeitet. Wie entsteht ein derartiges Bild? MRTs finden in der Medizin Verwendung. Wodurch unterscheiden sie sich von einer Röntgenaufnahme? 80.2 Die grenznahen Kraftwerksblöcke des Kernkraftwerks Temelin. Die Reaktoren befin- den sich in den Gebäuden neben den Kühltür- men. Im Gegensatz zu anderen europäischen Staaten, die den Anteil der Kernenergie eher reduzieren, soll in Tschechien der Atomstrom- anteil in Zukunft deutlich steigen. 80.3 Der Rauchpilz der Bombe von Nagasaki (9. August 1945). Mit den Bombenabwürfen auf Hiroshima (6. August 1945) und Nagasaki erreichten die USA die Kapitulation von Japan und beendeten damit den 2. Weltkrieg. Die Geschichte der Kernenergie ist eines der faszinierendsten Kapitel der physikali- schen Forschung. Am Beginn des 20. Jahrhunderts war die Kernphysik ein Gebiet der Grundlagenforschung. Sie bot Einblick in kleinste Dimensionen und ermöglich- te ein vertieftes Verständnis des Aufbaus der Materie. h eNri b ecquerel (1852–1908) entdeckte 1896 , dass bestimmte Substanzen ionisierende Strahlen aussenden. Der britische Chemiker und Physiker e rNest r utherFord (1871–1937) fand durch Be- schießen von Atomen mit a –Strahlen den Atomkern. 1898 entdeckte die in Paris lebende, gebürtige Polin M arie c urie (1867–1934) die radioaktiven Elemente Radi- um und Polonium. Es zeigte sich, dass Isotope vieler Elemente – besonders jener mit hohen Ordnungszahlen – nicht stabil sind, sondern zerfallen und dabei α -Teilchen (Heliumkerne) oder β -Teilchen (Elektronen) emittieren, meist zusam- men mit elektromagnetischer Strahlung (Gammastrahlung). Die optimistische Erwartung, mit radioaktiven Arzneien ein medizinisches Wundermittel gefunden zu haben, wurde durch die Erfahrung enttäuscht: Radioaktive Strahlung wirkt ionisierend und ist daher für den Menschen bei entsprechender Dosierung gefähr- lich. Die weitere Entwicklung ermöglichte es der Medizin, diese Strahlen zur Diag- nose und Therapie zu nutzen. Das Phänomen Radioaktivität wies darauf hin, dass Atomkerne nicht unteilbar sind, sondern aus Teilchen bestehen. Die Bestandteile des Atomkerns sind mit den stärksten, in der Natur bekannten Kräften aneinander gebunden. Diese Energi- en freizusetzen bedeutete einen einschneidenden Schritt in der Menschheitsge- schichte. Als O ttO H aHn und F ritz S traSSmann 1938 in Berlin Uran mit Neutronen beschossen und dabei Spuren von Barium, also einem völlig anderen Element er- hielten, interpretierte dies die nach Schweden emigrierte österreichische Physi- kerin L iSe m eitner (1878–1968) als Kernspaltung . Sie berechnete, dass dabei un- geheure Energiemengen frei werden. Diese Erkenntnis führte im 2. Weltkrieg in den USA zur Entwicklung der Atombombe . Die beiden Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki 1945 schockten die Menschheit. Im „Kalten Krieg“ der Nachkriegszeit (1945–1990) wurde die militärische und friedliche kernphysikali- sche Forschung massiv gefördert. Mit Hilfe der Kernphysik gelang es zu erklären, weshalb Sterne leuchten und wie es möglich ist, dass die Sonne seit Milliarden Jahren riesige Energiemengen frei- setzt. Es lag nahe, diese Form der Energiegewinnung auch für zivile Zwecke zu nutzen. Die technische Realisierung der Vorgänge in der Sonne, der Kernfusion, ist bis heute ein ungelöstes Problem. Die Energiegewinnung durch Kernspaltung dagegen wird in vielen Ländern zur Stromerzeugung genutzt. Kernkraftwerke sind heute allerdings sehr umstritten. Der „Super-GAU“ von Tschernobyl (Ukraine) im Jahre 1986 war wegen der riesigen Mengen freigesetzten radioaktiven Materials (neben dem Chemieunfall in Bhopal) der größte Industrieunfall des 20. Jahrhun- derts. 2011 folgte der nicht weniger dramatische Kernkraftwerksunfall von Fu- kushima (Japan). Dennoch, die Diskussion um die globale Klimaänderung und der 1 Kernphysik In diesem Kapitel erfährst du, − wie Atomkerne aufgebaut sind, − wie man aus Atomkernen Energie gewinnen kann, − was ein MRT ist, − wie radioaktive Strahlung entsteht und wie man sie messen kann, − wie man radioaktive Strahlung in Wissenschaft und Medizin nützt, − wie man sich vor radioaktiver Strahlung schützen kann, − wie Atombomben funktionieren, − wie Kernkraftwerke funktionieren. Nur zu P üfzwecken – Eigentum des Verlags öbv