Ein internationales Forschungsteam hat unter der Führung der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI/FAIR), der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Helmholtz-Instituts Mainz (HIM) ein neues Isotop des Superschwerelements Seaborgium hergestellt. In Experimenten an den Beschleunigeranlagen von GSI/FAIR gelang es den Wissenschaftlern, 22 Atomkerne des Seaborgium-257 nachzuweisen. Diese Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht und als „Editor’s Suggestion“ ausgezeichnet, was die Bedeutung der Entdeckung unterstreicht.
Mit der Entdeckung des Seaborgium-257 wächst die Liste der bekannten Isotope dieses künstlich erzeugten Elements auf insgesamt 14. Seaborgium, das die Ordnungszahl 106 trägt, wurde durch einen intensiv gerichteten Chrom-52-Strahl auf eine dünne Schicht aus Blei-206 erzeugt. Ein hochmodernes Detektionssystem, das am gasgefüllten Rückstoßseparator TASCA eingesetzt wurde, ermöglichte den Nachweis von 21 Zerfällen durch Spontanspaltung sowie einem Alpha-Zerfall.
Die Halbwertszeit und ihre Implikationen
Die Halbwertszeit des neu entdeckten Isotops beträgt nur 12,6 Millisekunden. Dies zeigt eindrucksvoll die kurzlebige Natur superschwerer Elemente, die in der Regel in Bruchteilen von Sekunden zerfallen. Das Isotop liegt bei der Neutronenzahl 152, die in der Kernphysik oft mit besonderen Schaleneffekten in Verbindung gebracht wird, was kürzlich durch Forschungsergebnisse auch im Zusammenhang mit den Spalteigenschaften dieser Kerne unterstützt wurde.
Die Forscher gehen davon aus, dass das nächstleichtere Isotop, das Seaborgium-256, eine mögliche Spaltung im Zeitbereich von einer Nanosekunde bis zu sechs Mikrosekunden aufweisen könnte. Diese Erkenntnisse stehen im Kontext der stabilitätssteigernden Effekte, die durch die sogenannten K-isomerer Zustände des Seaborgiums beobachtet wurden. Diese könnten dazu beitragen, einen indirekten Zugang zu noch kurzlebigeren Kernen zu öffnen.
Die Suche nach stabileren nuklearen Konfigurationen
Einen bedeutenden Fortschritt in der Erforschung der Stabilitätsgrenze superschwerer Kerne habe die Entdeckung des Rutherfordium-252 über seinen K-isomer-Zustand gebracht. Zudem wurden erste Hinweise auf einen ähnlichen K-isomerer Zustand im Seaborgium-259 beobachtet. Dies ist besonders spannend, da viele Physiker, darunter Christoph Düllmann vom Institut für Kernchemie der Universität Mainz, nach langlebigeren Elementen suchen, die oft als Insel der Stabilität bezeichnet werden.
Die Forschung an Superschweren Elementen, die mehr als 104 Protonen enthalten und in der Natur nicht vorkommen, bleibt ein zentraler Aspekt der modernen Kernphysik. Trotz ihrer extrem kurzen Halbwärtszeiten ermöglichen solche Experimente ein besseres Verständnis der fundamentalen Eigenschaften superschwerer Kerne, einschließlich deren Herstellungsweise, Lebensdauer und chemischen Eigenschaften. Dabei sind die bisherigen Entdeckungen, wie die offiziellen Anerkennungen der Elemente 114 (Flerovium) und 116 (Livermorium) sowie das bestätigte Element 117, bedeutende Meilensteine.
Bei der Herstellung dieser Elemente werden komplizierte Prozesse angewendet. Die Isotope werden aus leichteren Elementen durch Kernfusion erzeugt, wobei beispielsweise bei Element 114 ein Ziel aus neutronenreichen Plutoniumisotopen mit einem Strahl aus Kalziumisotopen beschossen wird. Solche Experimente haben das Potenzial, zahlreiche neue Erkenntnisse über die Stabilität und chemischen Eigenschaften superschwerer Elemente zu liefern.
Die Entdeckung von Seaborgium-257 ist also nicht nur ein weiterer Schritt in der Erforschung dieser faszinierenden Elemente, sondern bietet auch neue Perspektiven für zukünftige Forschungen in der Kernphysik und der Materialwissenschaft.
Für weitere Informationen besuchen Sie die Seiten von GSI/FAIR, Superheavies und Welt der Physik.
