Gesundheit: Auf zur Insel der Stabilität

Unsere Welt ist reicher geworden. Sie hat zwei chemische Elemente dazugewonnen. Es handelt sich um radioaktive Schwergewichte, die im Periodensystem jenseits von Uran angeordnet sind. Gefunden wurden die superschweren Elemente mit der Ordnungszahl 113 und 115 im russischen Dubna. Ein Team russischer und amerikanischer Wissenschaftler berichtet darüber in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Physical Review C" (Band 69).

Die beiden Elemente waren den Wissenschaftlern zufolge im Juli und August durch die Fusion eines Kalzium- und eines Americium-Atomkerns im Teilchenbeschleuniger in Dubna entstanden. Die Forscher bombardierten das Americium einen Monat lang mit einem Kalziumstrahl. In dieser Zeit kam es vier Mal zu einer Verschmelzung der beiden Kerne. Es entstand ein neues Element, dessen Ordnungszahl 115 sich – entsprechend der Systematik des Periodensystems – aus der Zahl der im Kern versammelten Protonen ergibt.

20 Protonen steuert Kalzium bei, 95 Americium. Das Element 115 zerfällt nach rund 130 Millisekunden unter Aussendung eines Heliumkernes (Alpha-Teilchen) zum Element 113, das etwa eine Sekunde stabil ist. „Dann beginnt eine Zerfallsreihe, die unter Aussendung von Alphateilchen bis zum Element 105 geht“, erklärt Sigurd Hofmann, Experte bei der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt.

Die neuen „Transurane“ hören auf ungewöhnliche Namen. „Ununpentium“ heißt das schwerere, „Ununtrium“ das andere – abgekürzt mit „Uup“ beziehungsweise „Uut“. „Die Bezeichnungen werden aus dem Esperanto abgeleitet", sagt GSI-ForschungsleiterHans-Jürgen Kluge. Die Namen sind aber nur vorläufig. Die endgültige wissenschaftliche Bezeichnung und die Abkürzung, mit der die Elemente später im Periodensystem vermerkt sind, gibt es erst, wenn sich die Forschungsergebnisse als korrekt erwiesen haben. Erst wenn unabhängige Wissenschaftler die Messdaten unter die Lupe genommen haben und die Existenz der neuen Elemente zweifelsfrei bestätigt wurde, kann die richtige Taufe erfolgen.

Nach ihrem Geburtsort werden die Neulinge diesmal nicht benannt werden. Da ist ihnen das Element mit der Ordnungszahl 105 zuvorgekommen, das 1967 in Dubna hergestellt und den Namen „Dubnium“ bekam. Ebenfalls als Namensgeber aktiv waren die GSI-Forscher, nachdem sie 1994 das Element mit der Ordnungszahl 110 nachweisen konnten. Es bekam den Namen „Darmstadtium“. Ein im gleichen Jahr gefundenes Transuran, das ein Proton mehr im Kern enthält und deshalb die Ordnungszahl 111 trägt, ist zwar schon offiziell anerkannt, aber noch namenlos. „Wahrscheinlich feiern wir um Weihnachten herum die Taufe“, sagt Hofmann, der am GSI die Forschungsgruppe „Schwere Elemente“ leitet.

An den jetzt in Dubna fabrizierten Kernen fasziniert ihn ihre große Masse. Das russische Labor ist auf Schwergewichte spezialisert. So wurde das bisher schwerste Elemente mit der Ordnungszahl 116 ebenfalls dort nachgewiesen. Mit den vielen Protonen und Neutronen sieht Hofmann diese Elemente näher an der „Insel der Stabilität“. Damit bezeichnen die Forscher eine bestimmte Anordnung von Kernbausteinen, die besonders beständig ist. Bei den Elektronen sind solche chemisch stabilen Zustände als „Edelgaskonfiguration“ bekannt.

Dasselbe könnte man für die Anordnung von Kernbausteinen erwarten. Elemente, deren Kerne eine ideale Verteilung von Protonen und Neutronen aufweisen, wären extrem stabil. Damit könnten sie sich für technische Anwendungen besonders gut eignen.

Paul Janositz