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Element 117

Die Suche nach neuen Elementen geht weiter

| Redakteur: Marc Platthaus

Rose Boll führt im ORNLs „Radiochemical Engineering Development Center“ die chemische Trennung und Reinigung des Berkelium-249 durch.
Rose Boll führt im ORNLs „Radiochemical Engineering Development Center“ die chemische Trennung und Reinigung des Berkelium-249 durch. (Bild: Oak Ridge National Laboratory (ORNL))

Es ist noch kein Ende absehbar: Immer noch produzieren Wissenschaftler – wenn auch nur für eine extrem kurze Dauer – Elemente mit neuen Ordnungszahlen. Mittlerweile sind die Forscher bei Element 117 angelangt, welches am Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt nachgewiesen wurde. Als nächstes müssen die Entdecker einen Namen vorschlagen, denn bisher ist Element 117 noch namenlos.

Darmstadt – Ein internationales Forscherteam hat an der Beschleunigeranlage der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt mehrere Atome des superschweren Elements mit der Ordnungszahl 117 erzeugt und nachgewiesen. Die gemessenen Eigenschaften von Element 117 stehen im Einklang mit früheren Befunden aus dem Forschungszentrum in Dubna in Russland und unterstützen damit die offizielle Anerkennung des neuen Elements 117. Bei dem Experiment entstanden außerdem Atome der Elemente Dubnium und Lawrencium mit außergewöhnlich langen Lebensdauern. Deren Nachweis war nur durch eine extrem verfeinerte Messmethode möglich und stellt einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur so genannten „Insel der Stabilität“ dar.

Zur Erzeugung des Elements 117 hat ein internationales Forscherteam unter Leitung von Univ.-Prof. Dr. Christoph Düllmann, Professor an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und leitender Wissenschaftler bei GSI und am Helmholtz-Institut Mainz (HIM), Atomkerne des Elements Calcium (Element 20) beschleunigt und auf Atomkerne des Elements Berkelium (Element 97) geschossen. Dadurch können zwei Atomkerne der beiden Elemente verschmelzen, sodass ein neuer Atomkern entsteht, der sich aus der Summe der beiden Ausgangselemente ergibt.

Wie entstehen neue Elemente?

Isoliert und nachgewiesen wurde das Element 117 mit dem Magnetseparator TASCA (TransActinide Separator and Chemistry Apparatus). Erste Berichte über die Entdeckung des Elements 117 wurden im Jahr 2010 von einer russisch-amerikanischen Kollaboration veröffentlicht, die am Vereinigten Institut für Kernforschung in Dubna nahe Moskau forschte.

Spezielles Berkelium-Material musste synthetisiert werden

Für die Synthese von Element 117 ist spezielles Berkelium-Material nötig, das zunächst in einem 18-monatigen Produktionsprozess am Oak Ridge National Laboratory (ORNL) in den USA per Actiniden-Isotopenproduktion und -separation aufwändig hergestellt wurde. Dies umfasste eine intensive Neutronenbestrahlung am dortigen Hochflussreaktor HIFR und die anschließende chemische Abtrennung und Aufreinigung im Radiochemical Engineering Development Center von ORNL. Ungefähr 13 Milligramm des hochreinen Isotops Berkelium-249, das mit einer Halbwertszeit von nur 330 Tagen zerfällt, kamen dann an die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Hier wurde das exotische Radioisotop in ein Target umgewandelt, das dem hochintensiven Calciumionenstrahl des GSI-Beschleunigers standhält. Die Atome von Element 117 wurden bei GSI im TASCA-Separator von riesigen Mengen anderer Kernreaktionsprodukte abgetrennt und durch die Detektion ihres radioaktiven Zerfalls nachgewiesen. Die gemessenen Alpha-Zerfallsketten produzierten Isotope leichterer Elemente mit den Ordnungszahlen 115 bis 103, deren Nachweis die Beobachtung von Element 117 untermauert.

In den Zerfallsketten wurden ein vorher unbekannter Alpha-Zerfallszweig in Dubnium-270 (Dubnium – Element 105) und das neue Isotop Lawrencium-266 (Lawrencium – Element 103) identifiziert. Mit Halbwertszeiten von etwa einer Stunde und etwa elf Stunden gehören sie zu den langlebigsten heute bekannten superschweren Isotopen.

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