Vier neue Atomkerne entdeckt
Nukleare Kollisionen erzeugen superschwere Isotope.
Einem internationalen Forscherteam ist es gelungen, vier neue Atomkerne zu entdecken. Bei den exotischen Kernen handelt es sich um jeweils ein Isotop der Elemente Berkelium und Neptunium sowie zwei Isotope des Elements Americium. Für ihr Experiment haben die Wissenschaftler am GSI-Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung eine dreihundert Nanometer dünne Folie aus Curium mit beschleunigten Kalzium-Atomkernen beschossen. Bei den untersuchten Kollisionen berühren sich Atomkerne der beiden Elemente und bilden für sehr kurze Zeit ein Verbundsystem. Bevor das Verbundsystem nach etwa einer trilliardstel Sekunde wieder auseinander bricht, tauschen die beiden einander berührenden Kerne eine Anzahl von Protonen und Neutronen aus. Dabei entstehen unterschiedliche Isotope als Endprodukte.
Abb.: Zerfallsketten der neu entdeckten Isotope. (Bild: H. M. Devaraja et al.)
Die im GSI-Experiment entdeckten Isotope von Berkelium, Neptunium und Americium sind als Endprodukte solcher Kernkollisionen entstanden. Die Kerne sind nicht stabil und zerfallen je nach Isotop nach wenigen Millisekunden oder Sekunden. Mit Hilfe von speziellen Filtern aus elektrischen und magnetischen Feldern lassen sich alle Zerfallsprodukte separieren und analysieren. Den Nachweis aller Zerfallsprodukte nutzen die Wissenschaftler, um das neue Isotop zu identifizieren.
Die neu entdeckten Isotope besitzen weniger Neutronen und sind leichter, als die bisher bekannten Isotope des jeweiligen Elements. Durch ihre geringe Neutronenzahl sind sie in ihrem Aufbau sehr exotisch und damit für die Entwicklung von theoretischen Modellen zur Beschreibung von Atomkernen sehr interessant. Bislang kennen die Physiker etwa 3000 Isotope von den 114 chemischen Elementen des Periodensystems. Wissenschaftliche Abschätzungen gehen davon aus, dass noch über 4000 unentdeckte Isotope existieren. Von besonderem Interesse sind dabei Atome, die schwerer sind als Uran.
„Mit der verwendeten Methode ist es uns gelungen viele verschiedene Atomkerne gleichzeitig zu erzeugen. Von besonderer Bedeutung sind unsere Ergebnisse für die Erforschung superschwerer Elemente. Insbesondere neue Isotope von superschweren Elementen, die eine besonders große Zahl an Neutronen enthalten, sind mit keiner anderen Methode herstellbar. Experimente zur Erzeugung dieser neutronenreichen Kerne sind bereits in Vorbereitung“, erläutert GSI-Wissenschaftlerin Sophia Heinz, die Leiterin des Experimentes. Die aktuellen Experimente ermöglichen es, in bislang unerforschte Gebiete auf der Landkarte der Isotope vorzudringen.
GSI / RK
