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Geburtsstunde von Element 115
Schwere Elemente zerfallen über Kaskaden von
elektrisch geladenen Helium-Atomen, so genannten Alphateilchen. Solche
Zerfallsketten nutzten amerikanische, russische und Schweizer
Wissenschaftler, um die bisher nur theoretisch angenommenen und noch
namenlosen Elemente 115 und 113 experimentell nachzuweisen. Zur
Synthese von Atomen des Elements 115 bombardierten die Forscher eine
rotierende Scheibe aus Americium, einem Transuran der Ordnungszahl 95,
mit einem Calcium-Strahl. Dabei traten in seltenen Fällen
Kernverschmelzungen auf: die Geburtsstunde des neuen Elements 115.
Damit war dessen Existenz aber noch nicht bewiesen. Seine Atome leben
nur kurze Zeit, etwa eine Zehntelssekunde, und sind daher schwierig
aufzuspüren. Während vorgängig der physikalische Nachweis von
Element-115-Atomen durch spezielle Detektoren bloss drei Treffer
ergab, verlief der radiochemische Pfad fünfmal erfolgreicher.
Radiochemischer Nachweis mit 15 Zerfallsatomen
Wie erwähnt zerfällt Element 115 unter Aussendung
eines Alphateilchens zuerst zu Element 113 und dann über weitere
Emissionen von Alphateilchen (Helium-Kerne) zu Dubnium mit der
Ordnungszahl 105. Hier setzte der elegante experimentelle Beweis des
PSI-Teams an: Es installierte hinter der rotierenden Americium-Scheibe
eine Kupferplatte, welche die herausgeschleuderten Element-115-Atome
auffing. Wenn darauf sich nach einer gewissen Zeit Dubnium-Atome (mit
einer Halbwertszeit von 32 Stunden) nachweisen lassen, wäre die
Verifikation vollbracht. Tatsächlich konnten die Forscher insgesamt 15
Dubnium-Atome identifizieren und damit erfolgreich beweisen, dass die
angenommene Zerfallskette auch wirklich existiert. Der physikalische
Nachweis liess sich so radiochemisch untermauern.
"Die Schweizer Wissenschaft konnte eine Premiere
feiern - wenn auch im Ausland", bilanziert Heinz Gäggeler,
Forschungsbereichsleiter am PSI und Chemieprofessor an der Universität
Bern, der die Schweizer Gruppe leitete. Beim Wettlauf um die ständige
Erweiterung des Periodensystems ist erstmals auch die Schweiz vorne
dabei. Die Versuche erforderten dazu jedoch den
Schwerionenbeschleuniger mit der weltweit höchsten Intensität an
Calcium-Strahlen. Diese Anlage steht im Kernforschungszentrum Dubna,
120 Kilometer nördlich von Moskau. Über 6000 Personen arbeiten in
dieser riesigen Forschungsstätte an den Ufern der Wolga.
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