Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Weniger ist mehr – Ein neuer Weg zu superschweren Elementen

09.04.2008
Die Alchemisten des Mittelalters scheiterten allesamt damit, Blei in Gold zu verwandeln. In der modernen Wissenschaft dagegen ist seit vielen Jahren ein internationaler Wettlauf um die Herstellung des Elements mit der höchsten Ordnungszahl im Gange.

Die Herstellung superschwerer Elemente ist ein spannendes Forschungsfeld: Alle Elemente dieser Reihe sind sehr instabil und extrem schwierig herzustellen. Radiochemiker der Technischen Universität München haben nun im Rahmen einer internationalen Kooperation einen neuen Weg gefunden, auf dem das Element Hassium entsteht. Die neue Methode ist wesentlich sanfter und eröffnet damit die Möglichkeit, noch schwerere Elemente herzustellen.

Elemente schwerer als Blei sind instabil und wandeln sich durch radioaktiven Zerfall in leichtere Atome um. Das schwerste Element, das noch in nennenswerten Mengen in der Natur vorkommt, ist das Uran. Danach werden die Kerne so instabil, dass sie nur noch künstlich erzeugt werden können und oft nur wenige Sekundenbruchteile existieren. Doch jenseits des Elements mit der Ordnungszahl 113 vermuten die Theoretiker wieder stabilere Atome. Vielleicht warten hier interessante neue Werkstoffeigenschaften auf ihre Endeckung; zumindest aber liefert die Forschung an diesen Elementen wichtige Erkenntnisse über den Aufbau der Materie.

Um solche superschweren Elemente zu erzeugen entreißen die Wissenschaftler leichteren Atomen ihre Elektronen und schießen die Atomkerne mit einem Teilchenbeschleuniger auf eine dünne Folie aus schweren Atomen. Doch nur ganz wenige dieser Teilchen stoßen frontal mit einem Zielkern zusammen und könnten eine Fusion eingehen. Doch um mit dem Zielkern zu verschmelzen, müssen sie erst noch die Abstoßungskräfte der gleich geladenen Kerne überwinden. Hierfür ist sehr viel Energie nötig. „Das ist so, als würde man eine Kugel mit viel Schwung einen hohen Berg hinauf schießen, so dass sie genau auf der Spitze liegen bleibt,“ erklärt Prof. Dr. Andreas Türler, Direktor des Instituts für Radiochemie der Technischen Universität München.

... mehr zu:
»Atom »Neutron »TUM

Aufgrund der hohen Energie der einschlagenden kleinen Kerne sind die neu entstehenden Verbundkerne „heiß.“ Sie sind hoch angeregt, und die meisten zerfallen sofort. Nur in ganz wenigen Fällen überlebt ein Kern nach dem Verdampfen von vier oder fünf Neutronen. Schießt man in etwa gleich schwere Atome aufeinander, so entstehen „kältere“ Verbundkerne mit deutlich höherer Überlebenswahrscheinlichkeit. Doch die Verschmelzung ist durch die enormen Abstoßungskräfte der geladenen Kerne sehr stark behindert. Die Ausbeute der Wissenschaftler sind daher oft nur ein paar Atome pro Tag oder sogar pro Woche.

Radiochemiker der TU München haben nun bei Experimenten am Schwerionen-Beschleuniger der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt in Zusammenarbeit mit der dortigen Kernchemie-Gruppe sowie weiteren nationalen und internationalen Partnern die Vorteile der beiden Methoden kombiniert: Für die Fusionsexperimente wählten sie das relativ leichte Projektil Magnesium (26Mg). Die Forscher benutzten außerdem eine niedrige Strahlenergie, um relativ kalte Verbundkerne zu produzieren. Den bisherigen Theorien zufolge reicht diese Energie gar nicht aus, um die Abstoßungskräfte der Kerne zu überwinden und eine Fusion herbei zu führen. Die Wissenschaftler konnten nun zeigen, dass ihnen hier eine Besonderheit schwerer Kerne zur Hilfe kommt: Diese sind nicht gleichförmig rund sondern können deformiert sein. Die Stärke der Abstoßung ist dann deutlich niedriger als von der Theorie vorher gesagt. Sie hängt viel mehr von der Orientierung der kollidierenden Kerne ab.

Mit der von ihnen entwickelten, hoch effizienten kernchemischen Separationsmethode konnten die TU-Wissenschaftler nachweisen, dass neue superschwere Verbundkerne auch bei Bestrahlungsenergien deutlich unterhalb der klassischen Fusionsbarriere gebildet werden. Bei Bestrahlungen von Curium (248Cm) mit Magnesium-Kernen (26Mg) bildete sich nach der Verdampfung von nur drei Neutronen das neue superschwere Element Hassium (271Hs). Die gemessene Bildungswahrscheinlichkeit war überraschend hoch, vergleichbar zu derjenigen von 270Hs und 269Hs, welche derzeit bei höheren Strahlenergien produziert werden. Die Wissenschaftler um Andreas Türler wollen nun den gefunden Reaktionsweg mit weiteren Kombinationen von Atomen testen. Ihr Fernziel ist die Synthese der ganz schweren Elemente jenseits von Hassium.

Originalpublikation: Physical Review Letters, 100, 132503 (2008)

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Andreas Türler
Institut für Radiochemie
Technische Universität München
Walther-Meissner-Str. 3
D-85747 Garching
Tel. +49 89 289 12202
Fax: +49 89 289 12204
E-mail: Andreas.Tuerler@radiochemie.de
Die Technische Universität München (TUM) ist mit rund 420 Professorinnen und Professoren, 6.500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern (einschließlich Klinikum rechts der Isar) und 22.000 Studierenden eine der führenden Universitäten Deutschlands. Ihre Schwerpunktfelder sind die Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften, Lebenswissenschaften, Medizin und Wirtschaftswissenschaften. Nach zahlreichen Auszeichnungen wurde sie 2006 vom Wissenschaftsrat und der Deutschen Forschungsgemeinschaft zur Exzellenzuniversität gewählt. Das weltweite Netzwerk der TUM umfasst auch eine Dependance in Singapur. Die TUM ist dem Leitbild einer unternehmerischen Universität verpflichtet.

Dr. Andreas Battenberg | TU München
Weitere Informationen:
http://www.tum.de
http://www.radiochemie.de

Weitere Berichte zu: Atom Neutron TUM

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Maschinelles Lernen im Quantenlabor
19.01.2018 | Universität Innsbruck

nachricht Seltsames Verhalten eines Sterns offenbart Schwarzes Loch, das sich in riesigem Sternhaufen verbirgt
17.01.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie