Erweiterung der Grenzen der superschweren Elemente

Einem internationalen Forschungsteam ist es gelungen, ein neues Seaborgium-Isotop zu erzeugen. In dem Experiment an den GSI/FAIR-Beschleunigeranlagen konnten 22 Atomkerne des Seaborgium-257 nachgewiesen werden. Inklusive des neu hinzu gekommenen Kerns sind nun insgesamt 14 Isotope des künstlichen superschweren Elements Seaborgiums mit der Ordnungszahl 106 bekannt.

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Spaltprozesse superschwerer Kerne

Zur Herstellung von Seaborgium-257 diente ein intensiver Chrom-52-Strahl aus dem GSI/FAIR-Linearbeschleuniger UNILAC, der auf eine dünne Schicht aus Blei-206 prallte. Unter Nutzung des hocheffizienten Detektionssystems am gasgefüllten Rückstoßseparator TASCA konnte das Forschungsteam 21 Zerfälle eines Seaborgium-257 Kerns durch Spontanspaltung sowie einen Alpha-Zerfall und somit 22 Kerne insgesamt nachweisen. Die Halbwertszeit des neuen Isotops beträgt 12,6 Millisekunden. Das Isotop ist von besonderem Interesse, weil es direkt neben dem bekannten Schalenabschluss bei der Neutronenzahl 152 liegt.

„Unsere Ergebnisse von Seaborgium-257 geben uns interessante Hinweise darauf, welchen Einfluss Schaleneffekte auf die Spalteigenschaften der superschweren Kerne haben. Eine mögliche Konsequenz ist, dass sich das nächstleichtere, noch unbekannte Seaborgium-256 in einem extrem kurzen Zeitbereich von einer Nanosekunde bis zu sechs Mikrosekunden spalten könnte“, erläutert Pavol Mosat von der GSI/FAIR-Forschungsabteilung zur Untersuchung der Chemie superschwerer Elemente.

Die Obergrenze des erwarteten Halbwertszeitbereichs liegt nahe an oder gar knapp unterhalb der derzeitigen Nachweismöglichkeiten vorhandener Detektionssysteme – es sei denn, es existiert K-isomerer Zustand. Solche durch Quanteneffekte stabilisierte, angeregte Zustände sind manchmal langlebiger und ermöglichen einen indirekten Zugang zu den kurzlebigen Kernen. Kürzlich wurden bedeutende Fortschritte in Richtung der Stabilitätsgrenze erzielt, indem das 60-ns-Rutherfordium-252 über seinen längerlebigen K-Isomer-Zustand entdeckt wurde. Die Erforschung der Isotopengrenze für das Element Seaborgium stellt eine natürliche Fortsetzung dieser Experimente dar und wird die Küstenlinie der Insel der Stabilität der superschweren Elemente weiter kartieren.

In Seaborgium-Isotopen wurde bisher noch kein K-isomerer Zustand festgestellt. Im aktuellen Experiment verwendete das Forschungsteam jedoch auch ein Blei-208-Target und beobachtete erstmals starke Hinweise auf das Vorhandensein eines solchen Zustands im Seaborgium-259-Isotop. „Diese Ergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten, das K-Isomer-Phänomen in anderen Seaborgium-Isotopen zu erforschen und die Synthese des kurzlebigen Seaborgium-256-Isotops zu ermöglichen, falls ein langlebiger K-isomerer Zustand existiert“, sagt Khuyagbaatar Jadambaa, Leiter des entsprechenden Experimentprogramms bei GSI/FAIR.

GSI / RK