Kernfysikere rejser mod en mytisk ø

Teorier blev introduceret så langt tilbage som i 1960'erne om den mulige eksistens af superstore elementer. Deres mest langlivede kerner kunne give anledning til en såkaldt "stabilitetens ø" langt ud over elementet uran. Imidlertid, en ny undersøgelse, ledet af atomfysikere ved Lunds universitet, viser, at et 50-årigt atomfysisk manifest nu skal revideres.

Det tungeste element, der findes i naturen, er uran, med en kerne indeholdende 92 protoner og 146 neutroner. Kernen i tungere grundstoffer bliver mere og mere ustabil på grund af det øgede antal positivt ladede protoner. De forfalder derfor hurtigere og hurtigere, normalt inden for en brøkdel af et sekund.

En "magisk" kombination af protoner og neutroner kan dog føre til elementer med hurtigt stigende levetid. Lige sådan et "magisk" antal protoner er længe blevet forudsagt for elementet flerovium, som har atomnummer 114 i det periodiske system. I slutningen af ​​1960'erne blev en teori introduceret af Lund-fysikeren Sven-Gösta Nilsson, blandt andre, at en sådan ø af stabilitet skulle eksistere omkring det dengang stadig uopdagede element 114.

"Dette er noget af en hellig gral i atomfysik. Mange drømmer om at opdage noget så eksotisk som en lang levetid, eller endda stabil, super tungt element, "siger Anton Såmark-Roth, doktorand i atomfysik ved Lunds universitet.

Inspireret af Nilssons teorier, forskerne har undersøgt grundstoffet flerovium i detaljer og gjort banebrydende opdagelser. Eksperimentet blev udført af et internationalt forskerhold ledet af Dirk Rudolph, professor ved Lunds Universitet.

Inden for rammerne af forskningsprogrammet FAIR Phase-0 på partikelacceleratoranlægget GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung i Darmstadt, Tyskland, op til 6 ^{1, 018} (6, 000, 000, 000, 000, 000, 000) calcium-48 atomkerner blev accelereret til 10% af lysets hastighed. De bombarderede en tynd film af sjældent plutonium-244 og, gennem atomkernefusion, flerovium kunne oprettes, et atom ad gangen. I det 18 dage lange eksperiment, forskergruppen registrerede derefter radioaktivt henfald af nogle snesevis af fleroviumkerner i et detekteringsapparat specielt udviklet i Lund.

Gennem den nøjagtige analyse af forfaldsfragmenter og de perioder, inden for hvilke de blev frigivet, teamet kunne identificere nye forfaldne grene af flerovium. Det blev vist, at disse ikke kunne forenes med elementets tidligere forudsagte "magiske" egenskaber.

"Vi var meget glade for, at al teknologien omkring vores eksperimentelle set-up fungerede som den skulle, da eksperimentet startede. Frem for alt, at kunne følge forfaldet af flere fleroviumkerner fra kontrolrummet i realtid var meget spændende, "siger Daniel Cox, postdoc i atomfysik ved Lunds Universitet.

De nye resultater, offentliggjort i forskningstidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , vil være til stor nytte for videnskaben. I stedet for at lede efter øen for stabilitet omkring elementet 114, forskningsverdenen kan fokusere på andre endnu uopdagede elementer.

”Det var en krævende, men selvfølgelig, meget vellykket forsøg. Nu ved vi, vi kan gå videre fra element 114 og i stedet se os omkring element 120, som ikke er opdaget endnu. Nu tager rejsen til stabilitetens ø en ny kurs, "slutter Anton Såmark-Roth.