Neue Elemente - wissenschaft.de
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Neue Elemente

Ein deutscher Physiker in den USA hat auf einfache Weise die schwersten Atomkerne der Welt erzeugt.

Viktor Ninov ist ein Experiment gelungen, an das er im Vorfeld selbst nicht geglaubt hatte. Gemeinsam mit seinen Kollegen am Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien hat er das Element 118 hergestellt. Es besteht aus 118 Protonen und 175 Neutronen und ist damit der schwerste Atomkern der Welt. Nach 200 Mikrosekunden (millionstel Sekunden) wandelte er sich um in das ebenfalls neue Element 116. Nach weiteren 600 Mikrosekunden entstand daraus das Element 114, das etwa gleich lang lebte. Es transformierte sich weiter in die Elemente 112, 110 und 108. Dann verloren es die Physiker aus dem Blick ihrer Meßgeräte.

Ninov und Kollegen mußten zu dem Experiment erst überredet werden. Der theoretische Physiker Robert Smolantzuck von der Universität Warschau hatte berechnet, daß es verhältnismäßig einfach sei, einen Bleiatomkern mit einem Kryptonkern zu verschmelzen. Mit diesem Rechenexempel versuchte der Pole dann die Forscher vom Lawrence Berkeley National Laboratory zu überzeugen. „Er hat uns dazu gebracht, daß wir es zumindest probieren wollten“, erinnert sich Ninov.

Die Laborphysiker setzten sich zum Ziel, nicht die neuen Elemente herzustellen, sondern die Berechnungen Smolantzucks zu widerlegen. Drei Wochen lang ließen sie ohne Unterbrechung einen Strahl aus Kryptonatomkernen auf eine Bleifolie prasseln – so lange, bis sie sich hätten sicher sein können, daß der Pole falsch lag. „Wir wollten zu ihm gehen und sagen: Es hat keine Verschmelzung gegeben. Du mußt noch einmal nachdenken.“

Es kam anders. Gleich dreimal hintereinander konnten Ninov und Kollegen die neuen Elemente nachweisen. Dieses Ergebnis steht im Widerspruch zum bisherigen Verständnis der superschweren Atome und gibt den Physikern noch allerhand Rätsel auf. Bislang glaubten sie, daß die Wahrscheinlichkeit für die Verschmelzung zweier Atomkerne immer geringer wird, je weiter man das Periodensystem hinabsteigt.

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Zehn Jahre lang hat der Deutsche Viktor Ninov Erfahrungen mit diesem immer schwierigeren Lotteriespiel gesammelt: Er arbeitete an der Gesellschaft für Schwerionenforschung in Darmstadt in der Gruppe, die die Elemente 107 bis 112 entdeckte. Sie hatte sich über die Jahre langsam vorangetastet, Element für Element, mit immer geringeren Verschmelzungs-Wahrscheinlichkeiten. Zuletzt waren die Physiker 1998 an der Herstellung des Elements 113 gescheitert.

Durch die neuen Ergebnissen aus den USA eröffnet sich nun ein neuer Weg zur „Insel der stabilen Atomkerne“, die Physiker seit Jahrzehnten suchen. Während superschwere Atomkerne normalerweise nach Bruchteilen von Sekunden zerfallen, sollen Kerne in der Nähe der Insel über Stunden oder Tage überleben können. Zwei Bedingungen müssen dazu erfüllt sein: Der gesuchte Atomkern muß 114 Protonen enthalten und 184 Neutronen. Viktor Ninovs Element 114, das während der Zerfallsreihe entstand, fehlten 13 Neutronen. Damit erklärt er, daß seine Atomkerne nur für so kurze Zeit lebten. „Wir wissen noch nicht, wie die Insel aussieht. Wenn Kolumbus nicht Indien von der anderen Seite hätte entdecken wollen, dann hätte er niemals Amerika gefunden. Wir müssen uns erst noch weiter vorantasten“, sagt Ninov.

Einige Seemeilen näher an die Insel herangekommen sind im Dezember 1998 russische Physiker in Dubna (bild der wissenschaft 3/1999, „Der Coup der Russen: Element 114“). Sie stellten ein Element 114 her, das für 30 Sekunden existierte.

Nachdem die Darmstädter Physiker jahrelang auf diesem Gebiet führend waren, haben Amerikaner und Russen jetzt die Nase vorn. „Es spielt eigentlich keine Rolle, wo man die Experimente macht“, sagt Ninov. „Wir stehen mit der Gesellschaft für Schwerionenforschung in engem Kontakt. Sie hat großen Anteil am Erfolg unseres Experiments.“ Aber zurück nach Darmstadt sehnt Ninov sich nicht. „In Kalifornien ist es leichter, mal schnell was Neues auszuprobieren.“

Jan Lublinski

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