Zerfallsreihe

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Eine Zerfallsreihe ist die Abfolge der Zerfallsprodukte des radioaktiven Zerfalls, die entsteht, wenn ein radioaktives Nuklid seinerseits in ein anderes Nuklid zerfällt. Dieses Nuklid wird auch Tochternuklid genannt, das dem Tochternuklid folgende Enkelnuklid, das dem Enkelnuklid folgende Urenkelnuklid usw. Die Zerfallsreihe gibt an, in welche Isotope das Ausgangsnuklid der Reihe nach zerfällt. Da die natürlichen Zerfallsarten die Massenzahl des Nuklids entweder unverändert lassen, wie die Gamma- und Betastrahlung(wandelt ein Neutron in ein Proton und ein Elektron um -->Massenzahl bleibt gleich, Kernladungszahl wird um 1 erhöht), oder um vier vermindern, wie die Alphastrahlung, gibt es für schwere natürliche Radionuklide vier verschiedene Zerfallsreihen, die Form der Massenzahlen (in Klammern) charakterisiert diese auch eindeutig:

Uran-Radium-Reihe: Ausgangsnuklid ²³⁸U, Endnuklid ²⁰⁶Pb; (4n+2 Reihe)
Uran-Actinium-Reihe: Ausgangsnuklid ²³⁵U, Endnuklid ²⁰⁷Pb; (4n+3 Reihe)
Thorium-Reihe: Ausgangsnuklid ²³²Th, Endnuklid ²⁰⁸Pb; (4n Reihe)
Neptunium-Reihe: Ausgangsnuklid ²⁴¹Pu, Endnuklid ²⁰⁹Bi; (4n+1 Reihe)

Die 4. Zerfallsreihe kommt in der Natur nicht vor, da das langlebigste Glied ²³⁷Np dieser Reihe praktisch vollständig zerfallen ist, und die Zwischenprodukte kurze Halbwertszeiten haben. Allerdings wurde im Jahr 2003 festgestellt, dass auch ²⁰⁹Bi nicht stabil ist und mit einer extrem langen Halbwertszeit zu (²⁰⁵Tl) zerfällt.

Aus einer vorhandenen Menge eines instabilen Nuklids bildet sich durch Zerfall ein Gemisch der Nuklide, die ihm in der Zerfallsreihe folgen, bevor irgendwann alle Kerne die Reihe bis zum Endnuklid durchlaufen haben. In dem Gemisch sind Nuklide mit kurzer Halbwertszeit nur in geringer Menge vorhanden, während solche mit längerer Halbwertszeit sich entsprechend stärker ansammeln.