Hassium-270 doppelt magisch

Die ermittelte Halbwertszeit ist mit rund 22 Sekunden um viele Grössenordnungen länger als diejenige der meisten superschweren Elemente, der Transactinoiden. Ein verfeinertes Kernmodell hatte vorausgesagt, dass Hs-270 auf einer Insel relativer Stabilität liegen würde, weil es aus einer «doppelt magischen» Kombination von 108 Protonen und 162 Neutronen besteht. Erreichen in einem Atomkern die Protonen- und Neutronenzahlen bestimmte, so genannt magische Werte, ordnen sich die Kernteilchen zu ganzen Schalen und Unterschalen. Damit sind sie stärker gebunden als in Kernen, bei denen das Schalensystem unvollständig gefüllt ist. Die stärkere Bindung bedeutet eine grössere Stabilität des Atomkerns.

Die Elemente mit magischen Protonenzahlen

Unter den superschweren Elementen haben magische Protonenzahlen die Elemente 108, 114, 118, 120 und 126. Die magischen Neutronenzahlen sind 162, 176 und besonders 184. Bereits 1984 konnte die GSI die Erzeugung des Elements 108 melden, wobei sie vorerst nur das kurzlebige Isotop 265 durch den Beschuss von Blei mit Eisen herstellen konnte. 1997 erhielt das Element seinen endgültigen Namen Hassium nach dem lateinischen Namen des deutschen Bundeslandes Hessen, wo Darmstadt liegt. Hassium gehört im Periodensystem der chemischen Elemente zur Gruppe der Übergangsmetalle und verhält sich damit ähnlich wie Osmium. Der Nachweis des Elements 114 gelang 1999. Über den Nachweis des Elements 118 - des schwersten bisher synthetisierten Elements - berichteten Forscher aus Dubna und Livermore im Oktober 2006. Die Elemente 120 und 126 gibt es erst in der Theorie.

Die Erzeugung von Hassium

Die Herstellung des doppelt magischen Hs-270 gelang einer internationalen Gruppe von 24 Forschern aus zehn Instituten um Alexander Yakushev und Jan Dvořák vom Institut für Radiochemie der Technischen Universität München; das Paul Scherrer Institut war in der Gruppe durch Rugard Dressler vertreten. Die Forscher beschossen während mehrerer Wochen eine Folie aus Curium-248 mit Magnesium-26 aus dem Schwerionenbeschleuniger der GSI. Dadurch bildeten sich mit einem äusserst geringen Wirkungsquerschnitt von nur 3 Picobarn durch Kernfusion im Target Hs-269, Hs-270 und weitere kurzlebige Transactinoide. Durch rasches Spülen der Targets mit einem heissen, reaktiven Gasgemisch konnten die Forscher das erzeugte Hs chemisch abtrennen und den radioaktiven Zerfall der Kerne beobachten.

Das Hs-270 zerfiel durch die Emission eines Alphateilchens zu Seborgium-266, das seinerseits eine spontane Kernspaltung eingeht. Aus der gemessenen Energie der freigesetzten Alphateilchen von 9,02 MeV konnte die Gruppe anhand der Standardtheorie die Halbwertszeit des Hs-270 auf rund 22 Sekunden bestimmen.