Nr. 113 und 115 gefunden: Zwei superschwere Elemente entdeckt

02.02.2006

Eine internationale Forschungsgruppe hat zwei neue chemische Elemente entdeckt. Die beiden Schwerelemente tragen die Ordnungszahlen 115 und 113, wie Untersuchungen anhand von Zerfallsketten im russischen Kernforschungszentrums Dubna belegten. Mit einem eleganten radiochemischen Nachweis steuerte das Schweizer Paul Scherrer Institut (PSI) wesentlich zum Erfolg bei.

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.

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.

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