Synthese schwerster chemischer Elemente – Ergebnisse und Perspektiven

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Abstract
Alle 17 jenseits vom Uran stehenden, künstlichen Elemente wurden durch kernchemische Synthesen gewonnen. Die drei schwersten – Element 107, 108 und 109 – wurden am Darmstädter Schwerionenbeschleuniger UNILAC durch Kernverschmelzung aus den schwersten stabilen Atomkernen, Blei‐208 und Bismut‐209, und den neutronenreichsten stabilen Isotopen des Chroms und Eisens dargestellt: Element 107 durch Fusion von Bismut‐209 (Ordnungszahl Z = 83) mit Chrom‐54 (Z = 24), Element 108 aus Blei‐208 (Z = 82) und Eisen‐58 (Z = 26), und Element 109 aus Bismut‐209 und Eisen‐58. Als erste wurden Kerne mit den Massenzahlen 262 (Z = 107), 265 (Z = 108) und 266 (Z = 109) nachgewiesen; diese Kerne sind kurzlebige α‐Strahler mit 8.2, 1.8 bzw. 3.4 ms Halbwertszeit. Die Syntheseausbeuten sind äußerst gering; vom Element 109 wurden bisher nur drei Atome beobachtet. Versuche zur Synthese des Elements 110 sind nicht eindeutig verlaufen. Nicht gelungen ist bisher der Nachweis der in theoretischen Arbeiten vorausgesagten „überschweren”︁ Elemente mit Ordnungszahlen um 114 und Neutronenzahlen um 184, trotz zahlreicher Syntheseversuche, so am UNILAC durch Fusion von Calcium‐48 (Z = 20) mit Curium‐248 (Z = 96) oder durch Übertragung vieler Protonen beim Zusammenstoß sehr schwerer Kerne wie zweier Uran‐238‐Kerne (Z = 92). Die schwersten bekannten Kerne sind gegen spontane Spaltung in zwei Bruchstücke weit stabiler als erwartet, aber die Synthese dieser Kerne ist unerwartet stark erschwert. Hierin, und weniger im Verschwinden der Kernstabilität, zeichnet sich die Grenze des Periodensystems ab: Noch schwerere Elemente sollten existieren können, doch fehlt es bislang an einem Weg, sie herzustellen.