Elementar, lieber Einstein
Einem Forscherkonsortium aus der Schweiz, den USA und Russland ist am berühmten russischen Kernforschungszentrum in Dubna der Nachweis zweier neuer künstlicher Elemente gelungen. Die noch namenlosen Elemente tragen die Ordnungszahlen 115 und 113 und sind das 20. und 21. neue Element seit der Entdeckung des Plutoniums im Jahr 1940. Dr. Heinz Gäggeler vom Paul Scherrer Institut (PSI) in der Schweiz leitete das Schweizer Team, das beim Nachweis der neuen Elemente eine zentrale Rolle gespielt hat. Die Existenz der Elemente war schon vorher angenommen worden, konnte aber erst jetzt belegt werden. Dr. Gäggeler sprach mit CORDIS-Nachrichten: "Diese Entdeckung war etwas ganz Besonderes, da sie zwei Elemente umfasste. In einem neuen Experiment haben wir Element 115 hergestellt, das nicht zu einem bekannten Element zerfällt, sondern durch Alphastrahlung in ein unbekanntes Isotop. Wir nahmen an, dass Element 115 zu Element 113 zerfällt, das wiederum zu 111, zu 109, zu 107 und das schließlich zu 105. Wir wussten nur nicht, wie wir das beweisen sollten." Bei dem Experiment wurde in einem Teilchenbeschleuniger eine rotierende Scheibe aus Americum 243 (Americum hat die Ordnungszahl 95) mit einem Strahl aus Calcium 48-Ionen (die Ordnungszahl von Calcium ist 20) bombardiert. "Calcium 48 ist ein sehr exotisches Material. Es kostet Tausende von Euro pro Milligramm, und wir benötigten für unser Experiment mehrere Gramm", erläuterte Dr. Gäggeler. Das Team hoffte, dass eine Kernschmelze eintreten würden, aus der dann das neue Element - 115 - entsteht. Wenn dies tatsächlich geschehen würde, dann würden die Element-115-Atome von einer Kupferplatte aufgefangen werden, die hinter der Americum-Scheibe angebracht ist. Viele der künstlichen Schwerelemente sind extrem instabil und neigen dazu, unter Aussendung von Alphateilchen zu zerfallen. Alphateilchen umfassen zwei Neutronen und zwei Protonen, die zu einem Paket zusammengeschnürt sind. Diese Art der Strahlung kann leicht aufgespürt werden und war der Schlüssel zum dem Nachweis, den das Team erbringen wollte. Die Hypothese, die das Team aufgestellt hatte, ging davon aus, dass das Element 115 durch Alphastrahlung zu 113 zerfallen würde, dieses dann wiederum durch Alphastrahlung in einer schnellen Zerfallskette bis zu 105 - einem relativ stabilen Element. Das Problem bestand darin, das Element 115 nachzuweisen, da es nur für Sekundenbruchteile besteht. Dasselbe trifft auf alle anderen Elemente bis hinunter zu 105 zu, das einige Stunden existiert. Hier war Dr. Gäggelers Fachwissen gefragt. Er fand eine Methode, wie das Team Element 105 nachweisen konnte: "Wir verwendeten einen chemischen Trick. Wir wussten, wie wir Element 105, das so genannte Dubnium, nachweisen können. Wir kannten die chemischen Eigenschaften von 105, da wir an verschiedenen 15-Isotopen gearbeitet hatten. Und wir hatten alle chemischen Aspekte perfekt vorbereitet." "Wir wollten ein neues Element nachweisen, und wir konnten in etwa das Ergebnis vorhersehen, aber wir waren nicht sicher", erklärte Dr. Gäggeler. "Am Ende fanden wir 15 Dubnium-Atome - das sind sehr wenige." Aber auch diese geringe Menge an Dubnium reichte dem Team als Nachweis. Indem das Team die Alphateilchen zählte, konnte es vom Dubnium den Weg zu Element 115 und 113 zurückverfolgen. Dubnium, nebenbei erwähnt, ist nach der russischen Stadt Dubna genannt, wo dieses Experiment durchgeführt wurde. Obwohl die beiden neuen Elemente nachgewiesen wurden, können sie noch nicht getauft werden. Die International Union of Pure and Applied Chemistry und die International Union of Pure and Applied Physics vergeben die Namen. "Ihre Aufgabe ist es zu definieren, wann ein neues Element identifiziert und dann repliziert wurde. Es kann fünf bis zehn Jahre dauern, bis unsere Ergebnisse in [...] Japan, Europa oder Amerika wiederholt werden. Das sind die einzigen Länder, die über die erforderlichen Beschleuniger verfügen", so Dr. Gäggeler. "Wir sind überzeugt, dass unsere Ergebnisse korrekt sind, das heißt, es ist nur noch eine Frage der Zeit." Wenn das Experiment wiederholt wurde, darf das Team die Namen für die neuen Elemente aussuchen.
Länder
Schweiz, Russland, Vereinigte Staaten
