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Alle in der Natur vorkommenden Elemente oberhalb vom Wismut im chemischen Periodensystem haben nur radioaktive Isotope.
Darüber hinaus gibt es natürlich radioaktive Isotope der Elemente Wismut, Thallium, Vanadium, Indium, Neodym, Gadolinium, Hafnium, Platin, Blei, Rhenium, Lutetium, Rubidium, Kalium, Wasserstoff, Kohlenstoff, Lanthan und Samarium. Rutherford führte 1919 die erste künstlich angeregte Kernreaktion herbei: Er nahm gewöhnlichen gasförmigen Stickstoff 14 mit Alphateilchen unter Beschuß und stellte fest, daß die Stickstoffkerne Alphateilchen einfingen und sehr schnell Protonen ausstießen, wobei sich das stabile Sauerstoffisotop Sauerstoff 17 gebildet hatte.
Diese Reaktion läßt sich symbolisch darstellen:
Nach einer weltweit üblichen Konvention werden die chemische Ordnungszahl des Elements links unten und die Massenzahl des jeweiligen Isotops links oben an das internationale Elementsymbol geschrieben.
Das Alphateilchen wird in der obigen Notation als Heliumkern, das Proton als Wasserstoffkern identifiziert.
Bis 1933 konnte nicht gezeigt werden, daß bei derartigen Kernreaktionen auch neue Kerne gebildet werden können. In diesem Jahr aber gelang den französischen Chemikern Irène und Frédéric Joliot-Curie erstmals die Herstellung eines künstlich radioaktiven Stoffes, indem sie Aluminium heftigem Beschuß mit Alphateilchen aussetzten.
Die Aluminiumkerne fingen Alphateilchen ein, und unter Aussendung eines Neutrons entstand ein Phosphor-Isotop, das über Protonenemission mit kurzer Halbwertszeit zerfiel.
Die Joliot-Curies erzeugten weiterhin ein Stickstoffisotop aus Bor und ein Aluminiumisotop aus Magnesium. Seit dieser Zeit wurden sehr viele Kernreaktionen entdeckt, und die Kerne aller Elemente des Periodensystems wurden mit den verschiedensten Teilchen bombardiert, wie z. B. Alphateilchen, Protonen, Neutronen und Deuteronen (Kerne des Deuteriums, also des Wasserstoffisotops mit Massenzahl zwei).
Als Ergebnis dieser intensiven Forschung sind inzwischen über 400 verschiedene künstlich radioaktive Substanzen bekannt. Dieser Forschung kam vor allem die Entwicklung der Teilchenbeschleuniger zugute, welche die Projektile auf große Geschwindigkeit bringen, so daß sie von den Targetkernen leichter eingefangen werden.
Die intensive Erforschung der Kernreaktionen und die unermüdliche Suche nach immer neuen künstlichen Radioaktivitäten vor allem bei den schwereren Elementen brachte schließlich die Entdeckung der Kernspaltung und letztlich die Entwicklung der Atombombe mit sich (siehe Kernenergie; Atomwaffen).
Diese Forschung hat auch zur Entdeckung mehrerer neuer Elemente geführt, die es in der Natur nicht gibt. Die Entwicklung von Kernreaktoren ermöglichte die Produktion radioaktiver Isotope von nahezu allen chemischen Elementen in großer Menge.
Die dadurch mögliche jederzeitige Verfügbarkeit dieser Isotope ist von unschätzbarer Bedeutung für die chemische, biologische und medizinische Forschung und Anwendung (siehe Isotopentracer).
Von besonders großer Bedeutung ist es, daß sich das radioaktive Kohlenstoffisotop C 14 mit seiner Halbwertszeit von 5730 Jahren künstlich herstellen läßt.
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