Teilchenphysik: Element 118 erzeugt
© Sabrina Fletcher und Thomas Tegge, LLNL (Ausschnitt)
Einem Forscherteam aus den Vereinigten Staaten und Russland ist erstmals die Synthese des chemischen Elements mit der Ordnungszahl 118 gelungen. Es ist damit der schwerste Vertreter im Periodensystem und ordnet sich ganz unten rechts unter dem Edelgas Radon ein. Das Element trägt den vorläufigen Namen Ununoctium (von lateinisch un-un-octo: "eins-eins-acht“) respektive Eka-Radon (von sanskritisch eka: „eins“; sowie Radon).
Noch streiten sich die Fachleute darüber, ob es sich aufgrund seiner komplexen Struktur chemisch wirklich wie ein Edelgas verhält. Denn bislang konnten die Experimentatoren ausschließlich drei einzelne Atome dieses neuen Stoffs herstellen und mit diesen keine chemischen Reaktionen durchführen.
Die Ordnungszahl 118 gibt an, dass sich genauso viele Protonen im Atomkern befinden. In der Natur kommen ausschließlich Werte kleiner oder gleich 92 (Uran) vor – schwerere Atomkerne sind stark radioaktiv und zerfallen rasch in leichtere. Falls diese Materialien also irgendwann einmal zu Beginn des Universums existiert haben sollten, sind sie zumindest mittlerweile wieder verschwunden.
Schwere Elemente lassen sich aber in dafür ausgelegten Teilchenbeschleunigern künstlich erzeugen. Dazu beschießen Experimentatoren Ziele aus einer Atomsorte mit Projektilen einer anderen. Das russisch-amerikanische Team bombardierte ihre Probe aus dem – ebenfalls künstlichen – Element Kalifornium, das 98 Protonen enthält, mit Kalzium-Ionen. Denen hatten sie vorher alle Elektronen abgestreift, um sie mit elektrischen Feldern auf eine geeignete Energie beschleunigen zu können. Das ist notwendig, damit die Atomkerne trotz ihrer gegenseitigen elektrostatischen Abstoßung – beide Nukleonen sind wegen ihrer im Kern befindlichen Protonen stark positiv geladen – nahe genug zusammenkommen, um miteinander zu verschmelzen. Aus diesen Experimenten entstand jetzt das neue radioaktive Element, das eine Halbwertzeit von weniger als einer Millionstel Sekunde hat. Seine Existenz verriet es durch seinen typischen radioaktiven Zerfall in leichtere Atomkerne.
Die Wissenschaftler erhoffen sich von ihren Experimenten, künftig einmal eine so genannte Insel der Stabilität zu erreichen. Abhängig von der Zahl und dem Verhältnis der im Atomkern vorhandenen Protonen und Neutronen sollen die radioaktiven Kerne nach der physikalischen Theorie, die deren Zusammenhalt erklärt, ab einer gewissen Größe wieder stabiler werden. Dabei spielen insbesondere so genannte magische Zahlen eine Rolle, die nach einem Modell zu abgeschlossenen Schalen und damit zu besonders stabilen Konfigurationen führen. Einige Forscher glauben, die "Küste" dieser Insel beginnt bei dem nun hergestellten Element mit der Ordnungszahl 118.
Noch streiten sich die Fachleute darüber, ob es sich aufgrund seiner komplexen Struktur chemisch wirklich wie ein Edelgas verhält. Denn bislang konnten die Experimentatoren ausschließlich drei einzelne Atome dieses neuen Stoffs herstellen und mit diesen keine chemischen Reaktionen durchführen.
Die Ordnungszahl 118 gibt an, dass sich genauso viele Protonen im Atomkern befinden. In der Natur kommen ausschließlich Werte kleiner oder gleich 92 (Uran) vor – schwerere Atomkerne sind stark radioaktiv und zerfallen rasch in leichtere. Falls diese Materialien also irgendwann einmal zu Beginn des Universums existiert haben sollten, sind sie zumindest mittlerweile wieder verschwunden.
Schwere Elemente lassen sich aber in dafür ausgelegten Teilchenbeschleunigern künstlich erzeugen. Dazu beschießen Experimentatoren Ziele aus einer Atomsorte mit Projektilen einer anderen. Das russisch-amerikanische Team bombardierte ihre Probe aus dem – ebenfalls künstlichen – Element Kalifornium, das 98 Protonen enthält, mit Kalzium-Ionen. Denen hatten sie vorher alle Elektronen abgestreift, um sie mit elektrischen Feldern auf eine geeignete Energie beschleunigen zu können. Das ist notwendig, damit die Atomkerne trotz ihrer gegenseitigen elektrostatischen Abstoßung – beide Nukleonen sind wegen ihrer im Kern befindlichen Protonen stark positiv geladen – nahe genug zusammenkommen, um miteinander zu verschmelzen. Aus diesen Experimenten entstand jetzt das neue radioaktive Element, das eine Halbwertzeit von weniger als einer Millionstel Sekunde hat. Seine Existenz verriet es durch seinen typischen radioaktiven Zerfall in leichtere Atomkerne.
Die Wissenschaftler erhoffen sich von ihren Experimenten, künftig einmal eine so genannte Insel der Stabilität zu erreichen. Abhängig von der Zahl und dem Verhältnis der im Atomkern vorhandenen Protonen und Neutronen sollen die radioaktiven Kerne nach der physikalischen Theorie, die deren Zusammenhalt erklärt, ab einer gewissen Größe wieder stabiler werden. Dabei spielen insbesondere so genannte magische Zahlen eine Rolle, die nach einem Modell zu abgeschlossenen Schalen und damit zu besonders stabilen Konfigurationen führen. Einige Forscher glauben, die "Küste" dieser Insel beginnt bei dem nun hergestellten Element mit der Ordnungszahl 118.
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