Element 117 nachgewiesen
Einem internationalen Forscherteam ist es gelungen, mit der Beschleunigeranlage des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt zwei Atome des superschweren Elements 117 zu erzeugen und nachzuweisen. Das Element wurde bereits 2010 im russischen Kernforschungszentrum Dubna beobachtet. Bevor die Entdecker dem Element einen Namen geben dürfen, müssen Fachgremien die neusten Ergebnisse noch bestätigen.
Zur Erzeugung des Elements 117 schossen die Wissenschafter in Darmstadt Calcium-Atomkerne (Ordnungszahl 20) auf ein Target mit Berkelium-Atomkernen (Ordnungszahl 97). Für die Synthese des neuen Elements wurde das exotische Isotop Berkelium-249 benötigt, das in einem 18-monatigen Produktionsprozess am amerikanischen Oak Ridge National Laboratory (ORNL) aufwendig hergestellt wurde. Rund 13 mg dieses hochreinen Isotops mit einer Halbwertszeit von 330 Tagen wurden an die Universität Mainz geliefert, die das Material zu einem Target weiterverarbeitete. In Darmstadt erzeugten die Wissenschafter mit dem Beschuss des Targets mit Calcium-Ionen neben dem Element 117 auch eine riesige Menge anderer Kernreaktionsprodukte, die im sogenannten Tasca-Separator (TransActinide Separator and Chemistry Apparatus) abgetrennt wurden. Mit dem gleichzeitig als Detektor dienenden Gerät beobachteten die Forscher schliesslich den radioaktiven Zerfall des Elements 117. Der Nachweis dabei entstandener leichterer Zerfallsprodukte mit Ordnungszahlen 115 bis 103 untermauerte die Beobachtung.
Das GIS teilt zudem mit, dass in den Zerfallsketten ein vorher unbekannter Alpha-Zerfallszweig in Dubnium-270 (Ordnungszahl 105) und das neue Isotop Lawrencium-266 (Ordnungszahl 103) identifiziert wurden. Mit einer Halbwertszeit von rund einer und rund elf Stunden gehören diese zu den langlebigsten heute bekannten superschweren Isotopen, so das GSI weiter.
Da in allen Experimenten mit superschweren Elementen unerwünschte Nebenprodukte auftreten, wird die zuverlässige Identifikation eines Isotops umso schwerer, je langlebiger es ist. Um dieses Problem besser in Griff zu bekommen, haben die Forscher den Tasca-Separator aufgerüstet. Die höhere Messempfindlichkeit ist auch deshalb wichtig, weil noch langlebigere Isotope in einer Region erhöhter Kernstabilität vorhergesagt werden.
Insel der Stabilität
Elemente jenseits der Ordnungszahl 104 werden als superschwere Elemente bezeichnet. In der Natur wurden bisher keine superschweren Elemente gefunden. Sie können jedoch im Labor durch Verschmelzen zweier Atomkerne künstlich erzeugt werden. Die heute bekannten superschweren Elemente zerfallen alle recht schnell. Die Forscher erwarten jedoch, langlebige superschwere Elemente auf einer sogenannten Insel der Stabilität zu finden. Für den wissenschaftlichen Geschäftsführer der GSI, Horst Stöcker, ist klar, dass die erfolgreichen Experimente zu Element 117 ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zu Produktion und Nachweis von Elementen sind, die auf der erwarteten Insel der Stabilität der superschweren Elemente liegen.
Quelle
M.B. nach GIS, Medienmitteilung, 2. Mai 2014, und J. Khuyagbaatar et al.: Ca48+Bk249 Fusion Reaction Leading to Element Z=117: Long-Lived α-Decaying Db270 and Discovery of Lr266, in Physical Review Letters, DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.172501, 1. Mai 2014