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
Ein Techniker vom GSI wartet den Linearbeschleuniger. Bild: G. Otto, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
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.
Das Element 117 entstand, als Calcium-Ionen bei GSI auf dieses Targetrad prallten. Bild: Christoph Düllmann/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung Gmbh
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.
Linearbeschleuniger UNILAC von aussen: Bild: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
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)
Leser:innenkommentare