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Kernphysik

Vier neue Elemente im Periodensystem

Vier neue Elemente im Periodensystem
Bild: Helmholtz
Das Periodensystem der Elemente ist um vier Kandidaten reicher. Der internationale Chemikerverband IUPAC hat der Einführung der Elemente 113, 115, 117 und 118 nun offiziell zugestimmt. In den letzten Jahren konnten verschiedenen Forscherteams die extrem kurzlebigen Atome nachweisen. Doch warum wird nach ihnen gesucht?

Die berühmteste Tabelle der Wissenschaft - das Periodensystem der Elemente - endete bislang beim Corpernicium, dem Element mit der Ordnungszahl 112. Die Ordnungszahl gibt an, wie viele Protonen ein Atom in seinem Kern aufweist. Nun hat die IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) vier weitere Elemente in das System aufgenommen und damit ihre Existenz offiziell anerkannt. Die neuen Elemente haben 113, 115, 117 und 118 Protonen in ihrem Kern. Die Entdeckung von Elementen mit derart hoher Kernladungszahl ist deshalb so schwierig, weil sie extrem instabil sind und nur für Bruchteile von Sekunden existieren. In der Natur kommen sie nicht vor. 

Das Element 117 haben 2010 erstmals russische Forscher vom Forschungszentrum Dubna entdeckt. 2014 gelang es Wissenschaftlern am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH in Darmstadt ebenfalls das Element nachzuweisen. Um es zu erzeugen, haben sie Berkelium-Atomkerne (Element 97) mit Kalzium-Atomkernen (Element 20) beschossen. Dabei kam es zu einer Verschmelzung und ein neuer Atomkern, das Superschwergewicht 117, erblickte das Licht der Welt - wenn auch nicht lange. Der Nachweis des kurzlebigen Elementes gelang den Forschern über die Messung seines radioaktiven Zerfalls. Dieser führte zu Tochterkernen, die eine erheblich längere Lebensdauer haben und ebenfalls gemessen wurden.

Wissenschaftler versuchen schwere, instabile Elemente zu erzeugen, um mehr über die Bindungsverhältnisse in den Atomkernen zu lernen. Die Entdeckung dient auch dazu, die Annahmen der theoretischen Kernphysik auf die Probe zu stellen. Und die Ergebnisse der Experimente fließen wiederum in die Theorie ein. Theoretisch denkbar ist eine so genannte "Insel der Stabilität". Je mehr positiv geladene Protonen in einem Atomkern zusammenkommen, desto instabiler wird er normalerweise. Dennoch ist es möglich, dass gewisse, besonders schwere Atomkerne wieder einen stabileren Zustand erreichen: eine Konstellation im Atomkern also, die das Element nicht sofort wieder zerfallen lässt. Diese Elemente könnten dann vielleicht für Minuten oder sogar deutlich länger existieren. Das wäre eine Zeitspanne, die auch eine praktische Anwendung nicht mehr völlig abwegig erscheinen lässt.

Superschwer - und superkurzlebig 

06.01.2016, Martin Trinkaus

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27.09.2016