Kernphysik

Superschwer – und superkurzlebig

Im Linearbeschleuniger UNILAC prallen geladene Teilchen mit hoher Geschwindigkeit aufeinander. Bild: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

Trotz seiner unfassbar kurzen Lebensdauer ist es in aller Munde – das chemische Element 117. Forscher am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung haben es nun nachgewiesen. Mit ihren Experimenten bestätigten sie die Ergebnisse russischer Kollegen vom Forschungszentrum in Dubna, Russland. Nun wird geprüft, ob das superschwere Element offiziell anerkannt wird

Gerade mal eine Zehntelsekunde hat es existiert. Zeit genug, um heißer Anwärter auf einen Platz im Periodensystem der chemischen Elemente zu werden: das Element mit der Ordnungsnummer 117. Am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt konnte ein internationales Forscherteam um Christoph Düllmann das äußerst instabile Element künstlich herstellen. Gemeinsam mit seinem Kollegen Dirk Rudolph von der Universität Lund, Schweden, hatte er zuvor das Element 115 nachgewiesen. Damit bestätigten die Wissenschaftler die Ergebnisse russischer Kollegen vom Forschungszentrum in Dubna, die die seltenen Elemente bereits 2010 entdeckt hatten.

Superschwer, superschwierig herzustellen

Die Ordnungszahl gibt an, wie viele Protonen der Atomkern eines Elementes enthält. Elemente jenseits der Ordnungszahl 104 bezeichnen Wissenschaftler als superschwer. In der Natur fanden sie solche Verbindungen bisher nicht. Diese können jedoch künstlich hergestellt werden. Je mehr Protonen ein Atomkern enthält, je höher also seine Ordnungszahl ist, desto instabiler ist er. Für Stabilität sorgt ein bestimmtes Verhältnis der Anzahl der elektrisch neutralen Neutronen zu den positiv geladenen Protonen. Die Grenze der Stabilität liegt bei 82 Protonen – der Ordnungszahl von Blei.

Die heute bekannten superschweren Elemente zerfallen sehr schnell, sie existieren meist nur für Sekundenbruchteile. Im Gegensatz dazu erfordert es einen enormen Zeitaufwand, sie herzustellen. 18 Monate dauerte es allein, die passenden Zutaten für die Synthese von 117 in den USA zu produzieren.

An der Uni Mainz wurde das Material dann nochmals bearbeitet, damit es dem Kalziumstrahl im Teilchenbeschleuniger des GSI standhält. In dem Gerät werden Berkelium-Atomkerne (Element 97) mit Kalzium-Atomkernen (Element 20) beschossen. Mit etwas Glück kommt es zu einer Verschmelzung und ein neuer Atomkern, das Superschwergewicht 117, erblickt 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.

Die Insel der Stabilität inmitten einer unbeständigen See aus Kernzerfall

Ein Ziel der mühsamen und zeitaufwendigen Arbeit ist es, langlebige superschwere Elemente zu finden, um möglichst viel über die Eigenschaften dieser Raritäten zu lernen und darüber, welche Grenzen der Kerngröße gesetzt sind. Die gesuchten Elemente bezeichnen Wissenschaftler als so genannte „Insel der Stabilität“. Den errechneten Vorhersagen von Forschern nach befindet sie sich in der Region um 114 bis 126 Protonen und beherbergt viel langlebigere Kerne, als man sie bisher kennt. Mit der Messung von Element 117 und seinen langlebigen Zerfallsprodukten ist man dem Ziel einen gewaltigen Schritt näher gekommen. 
Bis das „Kind“ von Kalzium und Berkelium einen Namen hat, können allerdings noch einige Jahre vergehen. Ein Komitee aus Mitgliedern der Internationalen Union für Reine und Angewandte Physik und der Internationalen Union für Reine und Angewandte Chemie entscheidet, ob die bisherigen Ergebnisse ausreichen oder weitere Experimente notwendig sind, bevor die Entdeckung des Elements offiziell anerkannt werden kann. Erst nach dieser Anerkennung lebt Element 117, zumindest im Periodensystem, ewig.

Superschweres Element 117 nachgewiesen (Pressemitteilung des GSI vom 2. Mai 2014)

Medienecho inklusive Link zur Originalarbeit

08.05.2014 , Maimona Id
Leserkommentare, diskutieren Sie mit (0)
Keine Kommentare gefunden!
Kommentar hinzufügen

Ihr Kommentar wird nach dem Absenden durch unsere Redaktion geprüft und dann freigegeben, wir bitten um etwas Geduld. Bitte beachten Sie auch unsere Kommentarregeln.

Your comment will be checked by our editors after sending and then released, we ask you for a little patience.

Druck-Version