In meiner Reihe zu Strahlungsschäden wollte ich schon seit langem einmal das Thema “Strahlungsschäden an unbelebter Materie” angehen. Anstatt aber einfach wie bei den anderen direkt mit einem allgemeinen Artikel zu starten möchte ich hier lieber mit einigen Anwendungsbeispielen anfangen. Ganz konkret mit rülpsendem Methan.

Festes Methan (CH4) wird in großen Neutronenquellen dazu benutzt um Neutronen herunterzumoderieren. Thermische Neutronen mit Raumtemperatur treten in das feste Methan ein und stoßen (vornehmlich) an den Waserstoffmolekülen. Durch diese Stöße verlieren sie kinetische Energie, werden kälter und ihre Wellenlänge nimmt zu (von < 1Å zu über 10Å). Wenn sie kalt genug sind, verlassen sie den Moderator wieder (naja würden wir uns wünschen) und können für Streuexperimente genutzt werden um tief in Materialien hineinzugucken.

Leider lassen sie das Methan dabei nicht ganz unbeschädigt, denn dadurch dass sie Energie auf die Wasserstoffatome übertragen ionisieren sie diese und brechen die Bindungen zu ihrem Molekül auf. Das wäre jetzt erst mal nicht so schlimm, aber die freien Radikale rekombinieren dummerweise nicht wieder zu CH4, sondern formen vornehmlich H2 und C2H6. Ansich wäre das auch noch kein Grund zur Besorgnis (zumindest aus neutronischer Sicht), aber leider ist der H2 Wasserstoff bei diesen Temperaturen flüssig oder gasförmig, was vorallem bei letzterem Aggregatzustand etwas problematisch wird.

Der gasförmige Wasserstoff tendiert dazu sich zu sammeln und Blasen zu bilden und da er inmitten des festen Methan-Eises entstanden (und gefangen) ist hohe Drücke zu produzieren. Je nach Temperatur ist festes Methan hart wie Wassereis oder weich wie Honig aus dem Kühlschrank. Ersteres Methan wird beim Einschluss von Wasserstoff einfach aufbrechen und das Wasserstoffgas explosionsartig entweichen lassen. Das ist etwas, das man im Inneren eines Forschungsreaktors oder eines Teichenbeschleunigers nicht wirklich haben will und daher versucht man eher weicheres Methaneis zu benutzten. Bei weicherem Methan kann die Wasserstoffblase dann etwas expandieren und Druck abbauen, bevor sie (wie Luft in Honig) aus dem Methan entkommt.

Im Fachjargon wird das ganze dann “burping-Effekt”, also Rülps-Effekt genannt. Obwohl beim normalen Rülpsen ja eigentlich Methan ausgerülpst wird und nicht Methan ein Wasserstoffgas ausrülpst… naja Physiker und Biologie halt.

Kommentare (9)

  1. #1 schlappohr
    27. Juli 2015

    Jetzt mal raus mit der Sprache: Was macht ihr eigentlich mit den Neutronen, die ihr nicht mehr braucht? Werden die irgendwo gesammelt, oder verkauft ihr die?

    Im ernst, was passiert eigentlich mit einem freien Neutron, wenn man es sich selbst überlässt? Zerfällt es oder wird es irgendwie wieder in einen Kern eingebaut (wobei ja eigentlich ein neues Element oder Isotop entstehen würde), oder könnte man einfach ein Reagenzglas voller Neutronen sammeln? Letzteres vermutlich nicht, aber die Vorstellung ist faszinierend. Das Glas wäre sicher höllisch schwer.

  2. #2 Sebastian
    27. Juli 2015

    Jaja Physiker und Biologie. Rülpser enthalten kein Methan.

  3. #3 Tobias Cronert
    27. Juli 2015

    Also Neutronen haben eine Lebenszeit von ca. 10 Minuten. Das ist schon mal rel. lang, wenn man es mit anderen Teilchen vergleicht.

    Aber das mit dem Reagenzglas ist schon ein wenig problematisch, weil die da einfach durchfallen würden… außer sie sind ultrakalt. Neutronen haben einen Winkel, ab dem sie Totalreflektion betreiben (ähnlich wie Licht). Der Winkel wird umso größer, je kälter die Neutronen werden (bei thermischen Neutronen ist der Winkel ca. 0,5° und bei kalten 5°). Bei ultrakalten kann der Winkel dann so groß werden, dass sie in einem Becher gesamelt werden können… aber das finde ich auch schon sehr obskur.

    @Sebastian: Die von Kühen schon… sagt zumindest Wikipedia 😉 . Ansonsten http://www.flubu.com/blog/wp-content/uploads/2015/01/10406974_1021401987880812_4576191428630366852_n.png

  4. #4 Sebastian
    27. Juli 2015

    @tobi

  5. #5 rolak
    27. Juli 2015

    Agre-garzustand

    Mahlzeit!

  6. #6 BreitSide
    27. Juli 2015

    @Sebastian: Ich denke, er meint Kühe und andere Wiederkäuer.

    Die rülpsen ja tatsächlich so viel Methan, dass ein kg Rindfleisch ca. dreimal so viel CO2-Äquivalente verursacht wie ein kg anderes Fleisch.

    Menschen (an die Du sicher dachtest) und andere Carni- und Flixivore rülpsen wohl tatsächlich nur geschluckte Luft…;-)

  7. #7 BreitSide
    27. Juli 2015

    …Abo…

  8. #8 Tobias Cronert
    27. Juli 2015

    Also bislang habe ich mir ehrlich gesagt noch (ähem nicht) Gedanken darüber gemacht, was für Lebenwesen welche Gase ausrülpsen… bislang. Man lernt ja (hoffentlich) nie aus *g*

  9. #9 rolak
    28. Juli 2015

    noch Gedanken

    Noch nicht, Tobias?
    Ich denke konzentriert weniger an sowas, seit ich weiß, daß das Gros der ansonsten achtern abgehenden VerdauungsGase schlicht ausgeatmet wird (normal, nicht rülpsexplosiv)…