10. Juli 2010 | Sondermetalle

Chemisches Element 114 erstmals bei GSI erzeugt / Eines der schwersten Elemente überhaupt

Einem internationalen Team von Wissenschaftlern ist es gelungen, erstmals am GSI Helmholtzzentrum in Darmstadt das chemische Element 114 nachzuweisen. Es ist eines der schwersten Elemente überhaupt.

Dr. Matthias Schädel, Leiter der GSI-Kernchemie, bei Arbeiten an der Bestrahlungskammer. In der Hand hält er die Kassette, die das zu bestrahlende Plutonium-Targetrad aufnimmt. Links ist das waagerechte Strahlrohr zu sehen, aus dem die Calcium-Ionen auf die Plutonium-Folie geschossen werden und rechts des Strahlrohes Teile des TASCA-Separators. Foto: G.Otto / GSI

Seine Erzeugung ist nur mit großem Aufwand an Teilchenbeschleunigern möglich und gelang bisher nur an zwei anderen Forschungszentren in den USA und in Russland. Für den Nachweis des kurzlebigen Elements 114 bei GSI haben die Wissenschaftler den neuen, komplexen Messaufbau TASCA eingesetzt, den sie in den letzten Jahren entwickelt haben. Ziel ist es nun, mit der neuen Messapparatur zu noch schwereren Elementen vorzudringen und vielleicht sogar neue Elemente jenseits von Element 118 zu entdecken. Mit dem Messaufbau TASCA (TransActinide Separator and Chemistry Apparatus) ist es Wissenschaftlern um Christoph Düllmann gelungen, in einem vierwöchigen Experiment 13 Atome des Elements 114 nachzuweisen. Obwohl dies nur wenige Atome sind, ist das die höchste jemals gemessene Produktionsrate für Element 114. Dies wird in Zukunft weitreichende chemische, atom- und kernphysikalische Messungen an superschweren Elementen erst möglich machen. In ihrem Experiment konnten sie zwei verschiedene Isotope des Elements 114 mit den Massenzahlen 288 und 289 identifizieren. Die gemessenen Halbwertszeiten liegen im Bereich von einer Sekunde.

„TASCA hat weltweit die höchste Effizienz zum Nachweis superschwerer Elemente an Beschleunigeranlagen. Dies ist die entscheidende Grundlage für zukünftige Experimente, in denen wir superschwere Elemente im Bereich von Element 114 auch chemisch untersuchen werden, um sie an die richtige Stelle im Periodensystem einordnen zu können", sagt Christoph Düllmann von GSI, der Leiter der Kollaboration, der auch am neu gegründeten Helmholtz-Institut Mainz, das an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz angesiedelt ist, tätig ist.

In ihren Experimenten schossen die Wissenschaftler mit Hilfe des 120 Meter langen GSI-Teilchenbeschleunigers geladene Calcium-Atome, so genannte Calcium-Ionen, auf eine mit Plutonium beschichtete Folie. Durch Kernfusion verschmolzen die beiden Atomkerne der beiden Elemente Calcium und Plutonium zu einem Atomkern des neuen Elements. Es besitzt die so genannte Kernladungszahl 114, daher der vorläufige Name "Element 114". Die Zahl ergibt sich aus der Summe der Kernladungszahlen der beiden Ausgangselemente: Calcium mit 20 und Plutonium mit 94.

Im gasgefüllten Separator TASCA wurden die mit dem Beschleuniger erzeugten Atome sehr selektiv von anderen Reaktionsprodukten abgetrennt und in einen speziellen Halbleiterdetektor implantiert. Anschließend wurden die Atome des Elements 114 identifiziert, indem die beim Zerfall ausgesandte Strahlung mit diesem Detektor gemessen wurde.




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