Periodensystem wächst: Neue Technik für superschwere Elemente

Wissenschaftler entdeckten eine neue Methode zur Erzeugung von Elementen jenseits der bisher bekannten Grenzen. Die innovative Technik könnte den Weg für bisher unerreichbare Elemente im Periodensystem ebnen.

Atomare Grenze verschoben: Neue Element-Methode

Uran mit 92 Protonen ist das schwerste natürlich vorkommende Element. Forscher haben jedoch künstlich noch schwerere Elemente hergestellt, wobei das bisher schwerste - Oganesson genannt - 118 Protonen aufweist. Die Protonenzahl bestimmt die Identität eines Elements - je mehr Protonen ein Atomkern hat, desto schwerer ist das Element und desto höher seine Position im Periodensystem. Die superschweren Elemente (SHEs) sind äußerst instabil und zerfallen meist innerhalb von Sekundenbruchteilen. Ihre Erzeugung und ihr Nachweis erfordern leistungsstarke Teilchenbeschleuniger und komplexe Messverfahren.


Die bisherige Methode zur Herstellung von SHEs stößt an ihre Grenzen. Nun haben Wissenschaftler eine neue Technik entwickelt: Sie beschossen ein Plutonium-244-Target mit einem Strahl aus Titan-50-Isotopen - Isotope sind Atome desselben Elements mit unterschiedlicher Neutronenzahl. Dabei gelang es ihnen, Isotope von Livermorium (116 Protonen) zu erzeugen.

"Dies ist die erste berichtete Produktion eines SHE nahe der vorhergesagten Insel der Stabilität mit einem anderen Strahl als Calcium-48", erklären J.M. Gates und Kollegen vom Lawrence Berkeley National Laboratory in ihrer Veröffentlichung in Physical Review Letters. Die "Insel der Stabilität" ist ein theoretisch vorausgesagter Bereich, in dem SHEs möglicherweise längere Halbwertszeiten aufweisen.

Die Entdeckung zeigt, dass auch Kollisionen von nicht magischen Kernen zur Erzeugung von SHEs geeignet sind. Als "magisch" gelten in der Kernphysik Atomkerne mit bestimmten Protonen- oder Neutronenzahlen, die besonders stabil sind. Die neue Methode funktioniert nun auch mit Kernen, die diese besonderen Eigenschaften nicht aufweisen.

Tor zu neuen Elementen

Damit eröffnet sie die Möglichkeiten zur Entdeckung weiterer superschwerer Elemente und Isotope. Theoretische Modelle sagen voraus, dass Titan-50-Strahlen am besten für die Produktion von Elementen mit 119 und 120 Protonen geeignet sind. Die genaue Position der "Insel der Stabilität" bleibt jedoch ein aktives Forschungsgebiet in der theoretischen und experimentellen Kernphysik.

Die Welt der superschweren Elemente birgt noch viele Geheimnisse. Während Wissenschaftler bisher 110 Isotope dieser exotischen Elemente nachweisen konnten, vermuten sie die Existenz von etwa 50 weiteren. Die neu entwickelte Methode könnte den Schlüssel zur Entdeckung dieser bislang verborgenen Isotope liefern und damit unser Verständnis der Materie an den Grenzen des Periodensystems erheblich erweitern.


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