Innere Konversion

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Dieser Artikel behandelt die kernphysikalische Zerfallsart. Zum photochemischen Effekt siehe innere Umwandlung.

Als innere Konversion (engl. internal conversion, IC) wird in der Physik ein besonderer Fall der Radioaktivität bezeichnet, der mit dem Gammazerfall verwandt ist. Die Energie, die beim Übergang des Atomkerns in einen niedrigeren Anregungszustand frei wird, geht dabei durch direkte elektromagnetische Wechselwirkung auf ein Hüllenelektron (das "Konversionselektron") über. Das Elektron wird dadurch aus dem Atom entfernt, und das Atom bleibt als positiv geladenes Ion zurück.

Art der Wechselwirkung[Bearbeiten]

Es handelt sich bei der inneren Konversion nicht um einen zweistufigen Vorgang, bei dem der Kern zunächst ein Gammaquant abstrahlt und dieses anschließend durch Stoß die Energie an ein Hüllenelektron weitergibt. Das zeigt sich experimentell darin, dass Konversionselektronen auch bei Übergängen beobachtet werden, bei denen wegen der Drehimpulserhaltung Gamma-Emission nicht möglich ("verboten") ist. Beispiele sind die doppelt magischen Nuklide Sauerstoff-16 und Calcium-40, bei denen der erste angeregte Zustand ebenso wie der Grundzustand den Kernspin Null und positive Parität hat, so dass kein Gammaquant emittiert werden kann.[1]

Energiespektrum der Konversionselektronen[Bearbeiten]

Die kinetische Energie Ee des emittierten Konversionselektrons ist die Differenz aus der im Kern frei werdenden Energie Eγ und der je nach Schale verschiedenen Bindungsenergie EB des Elektrons:

E_\mathrm{e} = E_\gamma - E_\mathrm{B}

Die Konversionselektronen zeigen somit, anders als Elektronen aus dem Betazerfall, ein Linienspektrum. Je nachdem, ob das Elektron in der K-, L- usw. Schale gebunden war, spricht man von K-, L-, usw. -Konversion.

Zerfallswahrscheinlichkeit[Bearbeiten]

Da die innere Konversion alternativ zur Gamma-Emission auftritt, ist die gesamte Zerfallswahrscheinlichkeit des anfänglichen Kernzustands pro Zeiteinheit die Summe aus den beiden Einzelwahrscheinlichkeiten:

\lambda = \lambda_\gamma + \lambda_\mathrm{e}

Wie der Elektroneneinfang wird auch die innere Konversion im Allgemeinen als eine Art der Radioaktivität betrachtet. Jedoch hängt ihre Wahrscheinlichkeit neben den inneren Eigenschaften des Kernisomers auch von Verhältnissen der Hülle ab, nämlich der Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen am Ort des Kerns. Die Halbwertszeit kann daher durch Änderung der chemischen Bindung des Atoms beeinflusst werden. Experimentell wurden Veränderungen bis zur Größenordnung Prozent beobachtet.[2]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Bernard L. Cohen: Concepts of Nuclear Physics. New York usw.: McGraw-Hill 1971, Seite 298
  2. G. T. Emery, Perturbation of Nuclear Decay Rates, Annu. Rev. Nucl. Sci. 22 (1972) S. 165-202

Literatur[Bearbeiten]

  • Theo Mayer-Kuckuk: Kernphysik, Teubner Studienbücher, Stuttgart 1992, ISBN 3-519-43021-5.
  • H. Krieger: Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes BG Teubner Verlag, 2007, ISBN 3-519-00487-9