Philoclopedia
Ein schönes Beispiel, um den stochastischen Charakter der Quantenmechanik zu veranschaulichen, ist der radioaktive Zerfall, (ein Atomkern wandelt in ein anderes um und gibt ionisierte Strahlung ab).
Wohl einer der bekanntesten Prozesse, die auf der schwachen Wechselwirkung beruhen.
Es lässt sich nicht genau vorhersagen, wann ein bestimmtes Atom einer radioaktiven Substanz zerfällt. Die Umwandlung des konkreten, instabilen Atomkerns in einen anderen scheint sich spontan zu vollziehen (und somit auch das Auftreten der für uns so gefährlichen radioaktiven Strahlung.)
Doch es lässt sich bei größeren Mengen radioaktiver Atome (des gleichen Elementes) sehr exakt vorhersagen, nach welcher Zeit wie viele Atome zerfallen sein werden. Die Zeitspanne, in der die Hälfte der radioaktiven Menge zerfallen ist heißt Halbwertszeit. So hat Polonium-212 eine Halbwertszeit von nur 0,0001 Sekunden, Thorium von über 14 Milliarden Jahren und bei Tellur-128 braucht es ganze 7 Quadrillionen Jahre, bis die Hälfte der Atomkerne einer größeren Menge zerfällt.
Die Halbwertszeit zeigt also, dass bei größeren radioaktiven Mengen gewisse Vorhersagen getroffen werden können. Sie zeigt jedoch nur die Wahrscheinlichkeitsverteilung der möglichen Zeitpunkte eines radioaktiven Zerfalls. Demnach lässt sich zwar sagen, dass es wahrscheinlicher ist, dass ein Atomkern zu einem bestimmten Zeitpunkt zerfällt, als zu einem anderen. Keine Ursache aber macht einen bestimmten Zeitpunkt zwingend.
Diesen Umstand machte sich auch Erwin Schrödinger in seinem Gedankenexperiment zu nutze.
# Atomkraft? Nein, danke!
Radioaktivität verschwindet nie ganz. Cäsium hat eine Halbwertszeit von 30 Jahren. Nimmt man daher eine umfangreichere Stichprobe von Cäsium nach 30 Jahren, so ist die Hälfte der vorhandenen Atome zerfallen. Nimmt man nach insgesamt 60 vergangenen Jahren eine zweite Stichprobe, so wird man feststellen, dass die Hälfe der nach der ersten Stichprobe nicht zerfallenen Atome nun zerfallen ist. Also ist nach 60 Jahren 1/4 der ursprünglichen Menge noch nicht zerfallen, nach 90 Jahren 1/8 usw. Nach der Halbwertszeit zerfällt also jeweils die Hälfte der noch vorhandenen ursprünglichen Atome. So nimmt die Aktivität eines radioaktiven Stoffes exponentiell ab, geht also gegen Null, ist aber nie bei null.
Der radioaktive Zerfall bleibt von allen bisher beobachteten äußeren Einflüssen unberührt. Es ist egal, ob man einen radioaktiven Stoff beschleunigt, abkühlt, in ein Vakuum steckt, nass macht, o.ä.