In den Kernphysiklaboren von Berkeley herrscht Aufregung. Ein Forscherteam ist dabei, dem Periodensystem ein neues Element hinzuzufügen1, dieses System zur Katalogisierung von Elementen, das wir alle in der Schule gelernt haben. Doch dieses Mal handelt es sich nicht um eine einfache Ergänzung zum Periodensystem: Element 120 Es ist so umfangreich, dass eine komplett neue Linie geschaffen werden muss. Eine Herausforderung, die die Bücher neu schreiben könnte Chemie.
Die Herausforderung der Superelemente im Periodensystem
Das aktuelle Periodensystem beherbergt 118 Elemente, von Wasserstoff mit einem einzelnen Proton bis zuoganesson, eingeführt am 30. Dezember 2015, dessen Kern mindestens 194 subatomare Teilchen enthält. Dieses für die moderne Chemie grundlegende Klassifizierungssystem steht vor einem epochalen Wendepunkt: der Hinzufügung einer ganz neuen Reihe für noch schwerere Elemente.
Die Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift Physical Review Letters (Ich verlinke es dir hier), zeigt einen vielversprechenden neuen Ansatz. Jacklyn Gates, Nuklearwissenschaftler aus Lawrence Berkeley National Laboratory, führte das Team zu dieser bahnbrechenden Entdeckung. Ihre Methode? Beschuss von Plutoniumisotopen mit verdampften Titanionen.
Doch nicht nur Element 120 ist im Visier der Forscher. Es gibt auch dieElement 119, vorübergehend ununennio genannt2, das darauf wartet, synthetisiert zu werden. Beide Elemente sind so massiv, dass sie eine vollständige Umstrukturierung des Periodensystems, wie wir es kennen, erfordern.
Ein neues Element, das Geduld erfordert
Der Entstehungsprozess ist unglaublich komplex und erfordert enorme Geduld. Im Berkeley-Labor brauchte es über 22 Tage ununterbrochenen Bombardements, um nur zwei Livermorium-Atome zu erzeugen3 (Punkt 116). Was ist mit Element 120? Zweite Reiner Krücken, ein weiterer Wissenschaftler im Team, könnte zehnmal länger dauern.
Il Zyklotron Das 88-Zoll-Schiff des Berkeley Lab arbeitet ununterbrochen und feuert Titanionen auf kalifornische Isotope. Es ist, als würde man versuchen, ein sich bewegendes mikroskopisches Ziel zu treffen, aber mit potenziell revolutionären Konsequenzen für die Wissenschaft. Die Herausforderung ist enorm, aber die Erfolgsaussichten waren noch nie so konkret. Wie er sagte Krücken: „Es ist nicht einfach, aber jetzt scheint es machbar.“
Auf der Suche nach der Insel der Stabilität
Wenn wir versuchen, diese unglaublich seltenen Elemente zu erschaffen, stoßen wir an die absolute Grenze des menschlichen Wissens und Verständnisses und es gibt keine Garantie dafür, dass die Physik so funktioniert, wie wir es erwarten.
Diese Worte von Jennifer Pore, ein Nuklearwissenschaftler am Berkeley Lab, bringt die Aufregung und Unsicherheit dieser Forschung perfekt auf den Punkt.
Superschwere Elemente neigen nach ihrer Entstehung dazu, sich schnell zu zersetzen. Forscher vermuten jedoch die Existenz einer „Insel der Stabilität“: ein Gebiet, in dem diese Elemente, nachdem sie eine bestimmte Größe erreicht haben, sie könnten länger intakt bleiben. Was tun?
„Erweitertes“ Periodensystem, die Auswirkungen auf die Zukunft der Chemie
Die Entstehung des Elements 120 ist nicht nur eine wissenschaftliche Errungenschaft: Sie könnte die Tür zu einer neuen Ära im Verständnis der Materie öffnen. Sollte dieses Element tatsächlich die „Insel der Stabilität“ erreichen, könnten wir völlig neue und unerforschte chemische Eigenschaften untersuchen.
Die Erforschung superschwerer Elemente revolutioniert bereits jetzt unser Verständnis der Grundgesetze der Kernphysik. Jedes neu entdeckte Element fügt ein Teil zum Puzzle der Materie hinzu und hilft uns, besser zu verstehen, wie das Universum auf atomarer Ebene funktioniert.
Eine beispiellose technologische Herausforderung
Il Berkeley Lab Diese Unternehmungen sind ihm nicht fremd. Das Labor blickt auf eine lange Geschichte der Entdeckung neuer Elemente zurück, doch dieses Mal ist die Herausforderung besonders ehrgeizig. Die für die Entwicklung von Element 120 erforderliche Technologie stößt an die Grenzen unserer derzeitigen Möglichkeiten.
Das für diese Experimente verwendete Zyklotron ist ein Wunderwerk der modernen Technik und kann Teilchen auf unglaubliche Geschwindigkeiten beschleunigen. Aber selbst mit dieser Spitzentechnologie bleibt die Schaffung eines neuen Elements eine Meisterleistung an der Grenze des Möglichen. Geduld und Ausdauer sind der Schlüssel zu dieser Suche. Wie bei vielen großen wissenschaftlichen Entdeckungen kann es sein, dass der Erfolg schon vor der Tür steht oder dass es jahrelange Versuche erfordern kann. Eines ist jedoch sicher: Wir sind der Neufassung des Periodensystems näher denn je.
