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190-Astatin: Neuer Typ von Atomkernen entdeckt

Ein finnisches Forschungsteam hat im Beschleunigerlabor mit 85 Protonen und 105 Neutronen einen bisher unbekannten Atomkern hergestellt.



Es soll davon in der Erdkruste nicht mehr als einen Esslöffel voll geben: Astatin. Nun hat ein Forschungsteam der finnischen Universität Jyväskylä im Beschleunigerlabor aus 85 Protonen und 105 Neutronen das leichteste bisher entdeckte Isotop von Astatin hergestellt: den bis dato unbekannten Atomkern 190-Astat. Astat ist ein schnell zerfallendes und daher seltenes Element.

Das neue Isotop wurde durch Verschmelzung von 84Sr-Strahlenteilchen mit einem Atom aus einem Festkörper (Targetatom) – in diesem Fall ein Silberatom – erzeugt. Mithilfe der Detektoren des Ritu-Rückstoßseparators wurde es unter den Produkten entdeckt. Nach Fusionsverdampfungsreaktionen werden mit dem Rückstoßseparator bevorzugt rückstoßende Kerne aus den primären strahlähnlichen Produkten selektiert. Die neuen Kerne zerfallen dann durch Alphazerfall in stabilere Isotope.

Zerfall des Atomkerns

Beim Alphazerfall handelt es sich um eine Art radioaktiven Zerfall, der bei instabilen Nukliden (Atomkern, der durch eine bestimmte Anzahl von Protonen und Neutronen gekennzeichnet ist) auftritt. Die Kernkräfte können die abstoßenden Kräfte der Protonen untereinander nicht vollständig aufheben, weshalb der Kern das Bestreben hat, in einen stabileren Zustand überzugehen.

Im Atomkern formt sich deswegen ein Helium-4-Atomkern, also ein Alphateilchen. Zwar kann dieses Teilchen das Potenzial der starken Wechselwirkung nicht überwinden, verlässt den Mutterkern aber dennoch dank des Tunneleffekts. Selbst bei tieferen Temperaturen werden die Alphateilchen beschleunigt. Es kommt zum Zerfall des Atomkerns.

"Die Untersuchung neuer Kerne ist wichtig für das Verständnis der Struktur von Atomkernen und der Grenzen der bekannten Materie", erklärte Henna Kokkonen, Doktorandin am Fachbereich Physik der Universität Jyväskylä.

Zur Studie

Die Studie wurde am 20. Juni 2023 im Fachmagazin Physical Review C publiziert und heißt Properties of the new ?-decaying isotope At190 (Eigenschaften des neuen ?-abklingenden Isotops At190). Die Studie war Teil der Masterarbeit von Kokkonen.

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