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 MADMAX: Ein neues Experiment zur Erforschung der Dunklen Materie
20.10.2017 | Max-Planck-Institut für Physik

nachricht Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung
20.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Salmonellen als Medikament gegen Tumore

HZI-Forscher entwickeln Bakterienstamm, der in der Krebstherapie eingesetzt werden kann

Salmonellen sind gefährliche Krankheitserreger, die über verdorbene Lebensmittel in den Körper gelangen und schwere Infektionen verursachen können. Jedoch ist...

Im Focus: Salmonella as a tumour medication

HZI researchers developed a bacterial strain that can be used in cancer therapy

Salmonellae are dangerous pathogens that enter the body via contaminated food and can cause severe infections. But these bacteria are also known to target...

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Konferenz IT-Security Community Xchange (IT-SECX) am 10. November 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Magma sucht sich nach Flankenkollaps neue Wege

23.10.2017 | Geowissenschaften

Neues Sensorsystem sorgt für sichere Ernte

23.10.2017 | Informationstechnologie

Salmonellen als Medikament gegen Tumore

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie