Die Erzeugung neuer Elemente

In Experimenten an der GSI-Beschleunigeranlage gelang es Wissenschaftlern insgesamt sechs neue Elemente zu entdecken.

Chemische Elemente entstehen in Sternen und in Sternexplosionen. Sie sind der Stoff, aus dem die gesamte Materie um uns herum – auch die unseres Körpers – aufgebaut ist. Im Universum existiert noch eine Vielzahl von Atomen, die auf der Erde nicht vorkommen.

Ablauf einer Fusionsreaktion zur Erzeugung neuer Elemente nach UrQMD-Modellrechnung (Quelle: UrQMD-Collaboration, FIAS, Goethe-Universität Frankfurt)

Die Forscher bei GSI versuchen neue, bisher unbekannte Elemente im Labor zu erzeugen. Dazu verwenden die Wissenschaftler zwei Elemente,die auf der Erde vorkommen und deren Atomkerne zusammen genommen soviele Protonen besitzen, wie das neue Element. Dann versuchen sie die Kerne der beiden Elemente zu verschmelzen, so dass daraus ein neuer, viel größerer und schwerer Atomkern entsteht. Dafür beschleunigen die Forscher geladene Atome, die so genannten Ionen, des einen Elements mit einem 120 Meter langen Linearbeschleuniger auf hohe Geschwindigkeiten - etwa 30 000 Kilometer pro Sekunde. Die beschleunigten Ionen schießen sie dann auf eine hauchdünne Folie des zweiten Elements. In seltenen Fällen, zum Beispiel 1 Mal pro Woche, verschmelzen zwei Atomkerne zu einem neuen Element.

Mit Hilfe eines sehr empfindlichen Nachweisdetektors wird das neue Element identifiziert. Entscheidend dabei ist, dass das neue Element nicht stabil ist. Es zerfällt nach Bruchteilen von Sekunden in ein anderes leichteres Element. Dabei sendet es ein charakteristisches Alpha-Teilchen aus. Dieser Vorgang wiederholt sich einige Male. Der Nachweisdetektor kann diese ausgesandten Alpha-Teilchen exakt vermessen und somit das neue Element eindeutig nachweisen.

In diesen Experimenten gelang es Wissenschaftlern am GSI Helmholtzzentrum, die chemischen Elemente mit den Ordnungszahlen 107 bis 112 zu entdecken.

Die bei GSI erzeugten Elemente

* angegeben ist das Datum der offiziellen Benennung durch die IUPAC. Das Verfahren zur offiziellen Anerkennung ist mehrstufig: 1) Die IUPAC erkennt die Existenz des Elements an. Gleichzeitig fordert sie die Entdecker auf einen Namen vorzuschlagen. 2) Die Entdecker schlagen einen Namen vor. 3) Die IUPAC stellt den vorgeschlagenen Namen ca. sechs Monate in der Fachwelt zur Diskussion. 4) Die IUPAC legt den Namen fest, ggf. mit Abweichungen zum Vorschlag der Entdecker. 5) Das Entdeckerlabor feiert die Namensgebung mit einer symbolischen Taufe.

** angegeben ist das Datum, an dem das Element zum ersten Mal von der IUPAC anerkannt experimentell nachgewiesen wurde

Das Periodensystem der Elemente

Im Periodensystem sind alle bekannten chemischen Elemente zusammengefasst. Jedes Kästchen steht für ein Element, d.h. eine bestimmte Sorte von Atomen. Jedes Element besitzt ein chemisches Symbol, z.B. "H" für Wasserstoff (engl.: Hydrogen). Außerdem besitzt jedes Element eine Nummer, die so genannte Ordnungszahl. Sie entspricht der Anzahl der Protonen des Elements. (Protonen sind zusammen mit den Neutronen die Bausteine des Atomkerns.) Die Nummerierung im Periodensystem beginnt links oben und setzt sich zeilenweise nach rechts unten fort.

natürlich vorkommend, stabil	natürlich vorkommend, instabil
künstlich erzeugt, instabil	bei GSI erzeugt, instabil
noch unbestätigt