Strahlen für die Wissenschaft

Obwohl Radioaktivität sich durch ihre schädlichen Eigenschaften für Lebewesen auszeichnet, gibt es einige Anwendungen, bei denen diese Strahlen genutzt werden. Sei es zur Altersbestimmung oder in der Medizin, Radioaktivität hat viele Gesichter.

Die Radiocarbon- oder C-14-Methode wird beispielsweise für Datierungen in der Archäologie, Anthropologie, Paläontologie und zur Altersbestimmung jüngerer Gesteine eingesetzt. Durch die kosmische Höhenstrahlung ist ständig eine gewisse Menge des radioaktiven Kohlenstoff-Isotops 14C in der Atmosphäre enthalten. Daher war und ist die Konzentration an 14C immer konstant. Neben den stabilen Isotopen 12C und 13C nehmen Lebewesen auch 14C auf. Durch Stoffwechselprozesse bleibt dessen Konzentration im Körper im wesentlichen konstant. Nach dem Tod sinkt die Konzentration des 14C, da kein neuer Kohlenstoff mehr aufgenommen wird und das im Körper enthaltene Isotop stetig zerfällt.

Durch Vergleich des Verhältnisses von 14C im toten Organismus, beispielsweise eines Fossilfundes, und in lebenden Organismen kann bei bekannter Halbwertszeit des Kohlenstoff-Isotops das Alter berechnet werden. Die Halbwertszeit von 14C, die 5.730 Jahre beträgt, grenzt dabei den Datierungszeitraum auf ungefähr 50.000 Jahre ein. Radioaktive Elemente können sogar zur Bestimmung des Erdalters und des Universums herangezogen werden. Das Isotop 14C hat auch in der Biologie wertvolle Dienste geleistet. So konnten durch den Einsatz dieser Kohlenstoff-Form beispielsweise viele Photosynthesereaktionen aufgeklärt werden, durch die Pflanzen Kohlenstoff in Form von CO2 in organische Moleküle einbauen.

Viele Gesteinsarten enthalten Uran- und Thoriumerze. Bei ihrem Zerfall werden die entstehenden Alphateilchen als elementares Helium in den Gesteinen eingeschlossen. Wird das Mengenverhältnis zwischen Helium, Uran und Thorium in dem Material bestimmt, kann daraus der Zeitraum, über den der Zerfall angedauert hat und somit das Alter errechnet werden. Eine andere Methode der Altersbestimmung von Gesteinen beruht auf dem Konzentrationsverhältnis zwischen dem Anfangsstoff und dem Endprodukt von Zerfallsreihen, etwa Uran-238 und Blei-206.

Radiokativität in der Medizin

Auch wenn es sich nicht um radioaktive Strahlung im klassischen Sinne handelt, wird energiereiche, ionisierende Strahlung in der Medizin zur Bekämpfung von Krebskrankheiten angewendet. Dabei kommen meist ultraharte Röntgenstrahlen, die ähnliche Eigenschaften wie Gammastrahlen haben, oder hochbeschleunigte Elektronen zum Einsatz. Die Strahlung wird dabei von Linearbeschleunigern erzeugt. Bei dieser Strahlentherapie macht die Medizin sich die prinzipiell schädigenden Wirkungen von Strahlung auf Gewebe und Zellen zu Nutze, nur wird sie hier gezielt gegen Tumore gerichtet. Genau wie bei gesunden Zellen wird das Wachstum von Krebszellen über die Zellteilung geregelt.

Hier setzt die Strahlentherapie an, sie stört oder verhindert die Teilung von Tumorzellen. Dabei sind diese entarteten Zellen sogar noch anfälliger gegenüber der Strahlung, da ihre Teilung schneller und unkontrollierter abläuft als bei normalen Zellen. Auch die Tatsache, dass die Reparaturmechanismen der Zelle in einem Tumor nicht so gut funktionieren wie in gesunden Zellen, ist für diese Art der Krebsbehandlung von Bedeutung. So nimmt die schädigende Wirkung der Strahlung auf den Tumor viel mehr Einfluss als auf das umliegende gesunde Gewebe, das so weit wie möglich geschont werden soll.

Stand: 27.02.2003