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29.08.2013 | Neue superschwere Elemente können bei GSI direkt nachgewiesen werden

Internationale Forschungskooperation hat an der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH an Element 115 einen Weg zur direkten Identifikation neuer superschwerer Elemente aufgezeigt

Foto: Gaby Otto/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

Linearbeschleuniger

Foto: Gaby Otto/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

TASCA

Foto: Universität Lund, Schweden

Detektionssystem

 

Einem internationalen Forscherteam ist es gelungen, frühere Hinweise auf die Existenz des superschweren Elements 115 zu bestätigen. Das Experiment wurde an der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH in Darmstadt unter der Leitung von Physikern der Universität Lund, Schweden, und mit der Beteiligung von Forschern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Helmholtz-Instituts Mainz (HIM) durchgeführt. Dabei konnten die Wissenschaftler einen Weg aufzeigen, wie man neue superschwere Elemente direkt identifizieren kann. Elemente jenseits der Ordnungszahl 104 werden als superschwere Elemente bezeichnet. Sie werden künstlich erzeugt und zerfallen in der Regel nach sehr kurzer Zeit. Erste Mitteilungen über die Entdeckung eines Elements mit der Ordnungszahl 115 stammen von Experimenten in Russland aus dem Jahr 2004. Allerdings reichten diese indirekten Ergebnisse für eine offizielle Entdeckung bisher nicht aus.

Für das jetzige Experiment haben Wissenschaftler am Institut für Kernchemie der Universität Mainz das exotische Element Americium auf eine dünne Folie aufgebracht. Diese wurde an der GSI-Beschleunigeranlage mit Calcium-Ionen beschossen. Erstmals konnten mit einem speziellen Detektorsystem zusammen mit dem Alphazerfall des neuen Elements auch Photonen nachgewiesen werden. Gemessene Photonenenergien entsprechen denjenigen, die für die Röntgenstrahlung von Zerfallsprodukten von Element 115 erwartet werden, und stellen damit einen „Fingerabdruck“ des Elements dar.

 „Das Experiment kann als eines der wichtigsten Experimente der letzten Jahre auf diesem Forschungsfeld bezeichnet werden, weil endlich klar ist, dass dieser Fingerabdruck auch bei den allerschwersten Elementen genommen werden kann“, stimmen Dirk Rudolph, Professor am Institut für Kernphysik der Universität Lund, und Christoph Düllmann, Professor an der Universität Mainz und leitender Wissenschaftler bei GSI und dem HIM, überein. „Das Ergebnis gibt zum einen großes Vertrauen in bereits gewonnene Daten und legt zum anderen den Grundstein für zukünftige Messungen dieser Art.”

Noch hat das Element 115 keinen Namen: Ein Komitee aus Mitgliedern internationaler Physik- und Chemieorganisationen wird die neuen Daten begutachten und entscheiden, ob es noch weiterer Experimente bedarf, um die Entdeckung des neuen Elementes anzuerkennen. Erst nach endgültiger Anerkennung kann über die Namensgebung entschieden werden.

Neben den Röntgenereignissen erhielten die Wissenschaftler bei ihren Messungen weitere Daten, die erstmals einen tieferen Einblick in die Struktur der allerschwersten zurzeit bekannten Atomkerne geben. Dies wird verbesserte Vorhersagen zu den Eigenschaften von Kernen jenseits der Grenze aktuellen Wissens erlauben.

Veröffentlichung in der Zeitschrift "Physical Review Letters"


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Linearbeschleuniger
TASCA
Detektionssystem
Blick in den 120 Meter langen Linearbeschleuniger von GSI, mit dem Calcium-Ionen zur Erzeugung von Element 115 beschleunigt wurden.
Bei GSI steht mit dem Separator „TransActiniden Separator und Chemie Apparatur“ (TASCA) ein hocheffizientes Gerät zum Studium der schwersten Elemente zur Verfügung.
Bei dem Experiment kam das von Physikern in Lund entwickelte Detektionssystem für Alpha-Teilchen und Photonen zum Einsatz.
Foto: Gaby Otto/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: Gaby Otto/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
Foto: Universität Lund, Schweden