Wie erzeugt man ein neues Element?

Uran ist das schwerste Element, das heute natürlich auf der Erde vorkommt. Es hat die Ordnungszahl 92 – denn genau so viele Protonen finden sich in seinem Atomkern. Je höher die Ordnungszahl, desto schwerer das Element. Uns interessiert, welches das schwerste Element überhaupt ist. In Experimenten versuchen wir daher, immer schwerere Elemente zu erzeugen. Die Idee dabei ist, Atomkerne zweier stabiler, natürlich vorkommender Elemente zu verschmelzen und so ein neues Element zu erzeugen. Auf gerader Flugbahn schießen wir dafür in unserem Teilchenbeschleuniger ein Element wie ein Projektil auf eine dünne Trägerfolie, die aus dem Zielelement besteht. Das beschleunigte Element durchdringt die Folie mit etwa 30.000 Kilometern pro Sekunde.

Normalerweise stoßen sich die Atomkerne der Ursprungselemente ab, weil beide positiv geladen sind. Wegen der hohen Geschwindigkeit wird dieser Effekt jedoch überwunden und sie können zu einem neuen Element verschmelzen. Dessen Ordnungszahl ergibt sich aus der Anzahl der Protonen der Ursprungselemente. Die künstlich erzeugten Elemente existieren nur Bruchteile von Sekunden, da ihre Atomkerne schnell zerfallen. Dabei hinterlassen sie allerdings messbare Spuren. Mehrere Elemente wurden am GSI entdeckt – so etwa das nach unserem Standort benannte Element "Darmstadtium" mit der Ordnungszahl 110. All diese aufwendigen Experimente dienen nicht dem Selbstzweck. Gibt es etwa besondere chemische Eigenschaften bei den künstlich erzeugten Elementen? Wenn wir die Kräfte besser verstehen, die in ihren Atomkernen wirken, können wir Rückschlüsse auf unser Universum ziehen. Letztlich wirken dort die gleichen Kräfte.

Helmholtz EXTREM: Das schwerste Element