Strahlung in der Umwelt

ab 26. Mai 2020
Ein neuer Teil der Dauerausstellung im Saal 4 widmet sich der Strahlung - von natürlicher Radioaktivität, geologischen Kernreaktoren bis zu leuchtenden Mineralen.
Natürliche Radioaktivität
Radioaktivität wird oft negativ bewertet. Viele Menschen glauben, dass diese Art Strahlung nur künstlich erzeugt wird. Aber Radioaktivität ist aber auch Teil der Natur, und tatsächlich macht die künstliche Strahlung, der wir Menschen ausgesetzt sind, nur ungefähr ein Drittel aus. Zwei Drittel stammen aus natürlichen Quellen – meist aus dem Zerfall natürlich vorkommender radioaktiver Substanzen und aus der kosmischen Strahlung. Die Entdeckung der Radioaktivität ist einem Zufall zu verdanken - Henri Becquerel hat sich 1896 mit der Frage der Fluoreszenz von natürlichen Mineralen befasst und fand bei Uranmineralen (durch ein Fehlexperiment) eine bisher unbekannte Art der Strahlung.
 
Radioaktivität umfasst verschiedene Strahlungsarten – etwa Helium-Kerne als alpha–Strahlung, Elektronen als beta–Strahlung und elektromagnetische Strahlung als gamma–Strahlung. Diese werden beim Zerfall natürlich vorkommender instabiler Isotope, die z.B. im Inneren von Sternen gebildet werden, frei. Energiereiche kosmische Strahlung stammt von der Sonne, aber auch von entfernten Galaxien, und kann durch Wechselwirkung mit der Erdatmosphäre weitere Partikel bilden, von denen wir dauernd durchdrungen werden.
Ein Spezialdetektor in der Ausstellung zeigt diese Strahlung „live“.

Zeuge einer nahen Supernova-Explosion: Manganknolle aus der pazifischen Tiefsee
 
Die auf die Erde treffende kosmische Strahlung ist nicht immer gleich stark. Sie kann sich erhöhen, wenn in der Nähe unseres Sonnensystems Supernovae explodieren. Dabei können radioaktive Isotope wie Eisen-60 auf die Erde regnen; noch heute findet man diese radioaktiven Marker von kosmischen Explosionen, etwa in Manganknollen auf dem Ozeanboden. In einer der neuen Vitrinen wird eine solche Manganknolle ausgestellt (Dauerleihgabe der Freie Universität Berlin) - in ihr ist eine dünne, schwach radioaktive Ablagerung von einer nahen Supernova-Explosion vor ca. 2 Millionen Jahren erhalten geblieben.
 
Ein natürlicher Kernreaktor
Vor etwas über 2 Milliarden Jahren waren in Uranerzen im heutigen Oklo in Gabun (Westafrika) die Umweltbedingungen ideal, um natürliche Kettenreaktionen zu ermöglichen. In bisher 19 bekannten „Reaktorkernen“ liefen dort viele Millionen Jahre lang natürliche, energieproduzierende Reaktionen aus der Uran-Kernspaltung ab. Heute ist deren Strahlung fast vollständig abgeklungen, daher kann eine (sehr seltene) Probe aus Oklo im Museum gezeigt werden. 
 
Minerale, die im Dunklen leuchten
Die neugestaltete Vitrine zeigt eine Auswahl an Mineralen, die unter kurz- und/oder langwelliger UV-Strahlung besonders kräftig leuchten. Bei genauem Betrachten lässt sich sogar Phosphoreszenz beobachten.
 
Fotolumineszenz eines Minerals wird ausgelöst, wenn es mit hochenergetischer UV-Strahlung beleuchtet wird. Tritt dieses Leuchten während der Bestrahlung mit der UV-Lampe auf, spricht man von Fluoreszenz, leuchtet das Mineral auch noch, wenn die UV-Lampe bereits abgeschaltet ist, spricht man von Phosphoreszenz. Fluoreszierende Minerale können die für das menschliche Auge nicht sichtbare UV-Strahlung in sichtbares Licht umwandeln.
 
Dieses Phänomen des Leuchtens wurde 1852 erstmals vom britischen Physiker George Stokes bei dem Mineral Fluorit beobachtet.
 
Die häufigsten Auslöser für Fotolumineszenz sind bestimmte Metallionen, wie etwa von Mangan, Chrom, Seltenerdelementen, Kupfer, Zinn, Wolfram, Blei und Uran. Die eindrucksvollsten Fluoreszenzminerale kommen aus der Zink-Lagerstätte Franklin in New Jersey, USA. Auch in Österreich kann man fluoreszierende Mineralien finden, wie etwa das Wolframerz Scheelit.

Ausstellungseröffnung am 26. Mai 2020:
UV-Vitrine mit
                                 fluoreszierenden Mineralen
Metatyuyamunit (gelb) mit Malachit (grün)
Oklo-Probe: Bohrkern aus einem natürlichen Kernreaktor
  
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