Das Verhalten geladener Teilchen in Materie

Geladene Teilchen haben die Eigenschaft, dass sie im Gegensatz zu neutralen Teilchen (z. B. Photonen) den Großteil ihrer Energie erst am Ende ihrer Flugbahn abgeben. Ihre Reichweite ist von der Anfangsenergie, durch die sie beschleunigt werden, abhängig. Daher kann man die Länge ihrer Flugbahn sehr genau bestimmen.

Bei den geladenen Teilchen muss man zwischen schweren und leichten Teilchen unterscheiden, wenn man ihre Flugbahn beschreiben will. Leichte geladene Teilchen, wie beispielsweise Elektronen, werden in der Materie auf Grund ihrer kleinen Masse stärker gestreut als schwere geladenen Teilchen, wie beispielsweise Ionen. Dadurch fliegen Elektronen keinen geraden Weg wie die Ionen, auch wenn sie dieselbe Anfangsenergie haben.

Die Abbildung zeigt Alpha-Strahlen, die aufgrund ihrer identischer Massen und Geschwindigkeit alle die gleiche Weglänge besitzen. Sie geben den Großteil ihrer Energie alle am Ende derselben Streckke ab.

Das ist wie beim Bowling:

Wenn man eine schwere Bowlingkugel auf die Kegel zurollen lässt, wird sie durch die Hindernisse nicht von ihrer Bahn abgelenkt. Probiert man das Kegeln dagegen mit einem leichten Schaumstoffball aus, so muss man feststellen, dass dieser durch die Kegel sehr wohl aus seiner Bahn geworfen wird.

Aufgrund ihrer Eigenschaften sind gerade schwere, geladenen Teilchen wie Ionen in der Tumorbehandlung (Schwerionentherapie) erfolgreich einsetzbar.

Allerdings haben sowohl geladene Teilchen, als auch Photonen auch negative Wirkungen. Strahlenschutz ist daher wichtig.