Das bisher schwerste Element?

Gehört das superschwere und stabile Element 122 ins Periodensystem?

Könnten superschwere Elemente im Verborgenen lauern? Eine Gruppe von Physikern sagt, dass sie es sind, und behauptet, das schwerste bisher gefundene Element gesehen zu haben, das sich unter Thorium-Atomen versteckt.

Einige Theorien sagen voraus, dass einige superschwere Elemente dank einer „magischen“ Anzahl von Protonen und Neutronen ungewöhnlich stabil sind und daher in der Natur herumliegen könnten. Mehrere Gruppen sind nun mit der Suche nach ihnen beschäftigt. Sollte sich dies bestätigen, wäre dies der erste Bericht über den Fund eines solchen Elements.

Die Behauptungen des Teams1, die nicht von Experten begutachtet wurden, werden jedoch von anderen Physikern heftig kritisiert, die befürchten, dass ihre Technik fehlerhaft ist. „Ich habe große Zweifel“, sagt Rolf-Dietmar Herzberg, ein Kernphysiker an der Universität Liverpool, Großbritannien.

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Das schwerste natürlich stabile Element ist Uran, aber im Laufe der Jahre haben Physiker Beschleuniger benutzt, um größere, schwerere Elemente zu synthetisieren. Im Jahr 2006 schufen Physiker in den Vereinigten Staaten und Russland das Element 118. Die abstoßende Kraft der positiv geladenen Protonen von 118 übte einen enormen Druck auf den Kern aus, und es dauerte etwas weniger als eine Millisekunde, bevor es sich in leichtere Kerne aufspaltete.

Diese Aufspaltung wird typischerweise genutzt, um neue, schwere Elemente zu entdecken. Indem man beobachtet, wie leichte Heliumatome aus dem Kern herausfliegen, können Forscher auf das Gewicht des Elternelements schließen, sagt Herzberg. Aber, fügt er hinzu, „wenn man etwas hat, das Monate oder länger lebt, würde man diesen Zerfall nie sehen“.

Die Suche nach stabilen schweren Elementen erfordert eine andere Technik, sagt Amnon Marinov von der Hebräischen Universität in Jerusalem, der die Zusammenarbeit leitete, die behauptet, das neue Element gesehen zu haben.

Atomzahl 122

Marinovs Team nahm eine gereinigte Probe von Thorium und verwendete ein elektrisches Feld, um die Kerne zu beschleunigen. Dann leiteten sie sie durch einen Magneten, dessen Feld leichtere Kerne stärker verbog als schwerere. Die Technik, bekannt als Plasmasektor-Feld-Massenspektrometrie, trennt die schwersten Kerne von der Spreu.

Die Ergebnisse zeigen eindeutig die Existenz eines Elements mit der Ordnungszahl 122, sagt Marinov. Er glaubt, dass ein solches Element für Hunderte von Millionen Jahren stabil sein könnte, weil seine Kerne „hyper-deformiert“ sind. Das bedeutet, dass seine 292 Protonen und Neutronen in einer Form angeordnet sind, die eher einer Pille als einer Kugel ähnelt, was dazu beiträgt, dass es sich nicht selbst aufspaltet.

Herzberg ist jedoch zutiefst skeptisch gegenüber dieser Behauptung. Marinovs Nachweis beziffert die Häufigkeit des Elements auf etwa eins in einer Billion Thorium-Atome, ein relativ schwaches Signal. Die verwendete Technik der Massenspektroskopie, sagt Herzberg, könnte leicht organische Moleküle auffangen, deren Mehrfachkerne die scheinbare Masse eines einzelnen, superschweren Elements haben können. Solche Moleküle könnten aus Vakuumpumpen und anderen Geräten in das System eindringen.

Unüberzeugt

Andere, ähnliche Suchen nach stabilen Elementen seien bisher negativ ausgefallen, betont Herzberg. „Ich würde gerne viel mehr Beweise sehen, die für sie sprechen“, sagt er.

Andere Physiker teilen diese Skepsis. „Auf der positiven Seite kann ich sagen, dass es ‚potenziell bahnbrechend‘ ist, aber auf der negativen Seite könnte es ‚wilde Spekulation‘ sein“, sagt Phil Walker, ein Kernphysiker an der Universität von Surrey, Großbritannien. Aber Walker meint: „Basierend auf meinem Wissen über das, was Marinov in der Vergangenheit veröffentlicht hat (und zu veröffentlichen versucht hat), würde ich es in die letztere Kategorie einordnen.“

Die Ergebnisse sind „nicht sehr überzeugend“, stimmt Robert Eichler zu, der eine Gruppe für schwere Elemente an der Universität Bern in der Schweiz leitet.

Aber Marinov bleibt hartnäckig dabei, dass er das neue Element gesehen hat. Die Kritikpunkte seien leicht zu widerlegen, und er beabsichtige, sie zu widerlegen, sagt er. „Ich hoffe, dass ich veröffentlicht werde.“