Weer is er een gat gedicht in het periodiek systeem der elementen. Zweedse wetenschappers meldden eerder deze week de synthese van deeltjes met atoomnummer 115, uitgevoerd in de ‘elementenfabriek’ in het Duitse Darmstadt. Met hun experiment bevestigen ze tien jaar oude waarnemingen van Russische collega’s. Nu twee onafhankelijke onderzoeksgroepen het illustere deeltje ‘gezien’ hebben, kan element 115 officieel erkend worden.
Het nieuwe ‘superzware’ element is – net als zijn buren in het periodiek systeem – enorm radioactief en instabiel. Het vervalt in een fractie van een seconde tot meerdere lichtere atomen.
Onderzoeksleider Dirk Rudolph, hoogleraar nucleaire natuurkunde aan de universiteit van Lund, noemt het experiment een groot succes. Hij kan zijn trots nauwelijks bedwingen: “Het is één van de meest belangrijke experimenten op dit gebied in de laatste jaren”. Het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review Letters publiceerde het resultaat eerder deze week.
Vervalreeks
In een deeltjesversneller van het Duitse GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung (Darmstadt) bombardeerden de Zweden het afgelopen jaar een dunne film van het element americium (95 protonen) met ionen van calcium (20 protonen). De botsingen tussen deze deeltjes resulteerden héél af en toe in de fusie van beide atoomkernen. Volgens een simpele optelsom moesten die resulterende deeltjes dan over een aantal protonen beschikken van 95+20=115. Een nieuw element dus – het aantal protonen is per definitie kenmerkend voor een element.
Een kijkje in de 120 meter lange lineaire versneller van het Duitse onderzoekscentrum GSI, waarmee calciumionen werden versneld voor de productie van element 115. In drie weken tijd maakten de onderzoekers niet meer dan dertig exemplaren van het nieuwe element.
GSI Helmholtzzentrum für SchwerionenforschungOmdat de kersverse zware atomen heel snel uit elkaar vallen, en omdat het om een heel klein aantal gaat, is het bijzonder lastig het aantal protonen te ‘tellen’. Om zeker van hun zaak te zijn stellen atoomfysici daarom vast welke atomen ontstaan als het element uit elkaar valt, en hoe die op hun beurt weer desintegreren. Zo’n vervalreeks geldt als een ‘vingerafdruk’ van het element.
Internationale commissie
De Zweedse resultaten bevestigen metingen uit 2003 door onderzoekers van het Flerov Laboratory for Nuclear Reactions uit het Russische Dubna. Daarmee is de weg vrij voor de officiële erkenning van de ‘ontdekking’ van het element. Dat gebeurt door een speciale commissie van de internationale chemie- en natuurkundeorganisaties IUPAC en IUPAP. Als die hun zegen geven, mogen de onderzoekers een naam voor het element voorstellen.
Dankzij de inspanningen van de atoomfysici raakt het periodiek systeem langzaam maar zeker helemaal gevuld. Sinds het begin van deze eeuw kwamen er vijf nieuwe elementen bij: darmstadium (2003), röntgenium (2004), copernicium (2010) en flerovium en livermorium (2012). Behalve op plaats 115 zijn er nu nog open plekken op plaatsen 113, 117 en 118. Van deze laatste elementen hebben onderzoekers inmiddels de synthese geclaimd, en zeker voor 113 en 117 lijken de aanwijzingen vrij sterk.