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Der Ursprung der schweren Elemente

Astronomie|Physik • BDW+

10. Oktober 2023

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Kosmische Karambolage: Bei der Kollision von Neutronensternen entstehen schwere Elemente – Gold, Platin und sogar Uran. Es ist sehr schwierig, diese extremen Bedingungen im Labor nachzuahmen.
©Illustration: Jonatan/stock.adobe.comToshitaka Niwase vom nationalen Forschungszentrum für Hochenergiephysik KEK in Japan: Er und sein Team haben ein neues Uran-Isotop entdeckt.
©KEKAtomkerne sind winzig, aber der Aufwand für ihre Erforschung ist groß. In der neuen japanischen Anlage KISS (KEK Isotope Separation System) können die schwersten Elemente untersucht werden. KISS ist in der Bildmitte im umzäunten Bereich zu sehen. Hier werden die Produkte der Multi-Nukleon-Transfer-Reaktion gesammelt und dann durch Magnete nach links zum Analysesystem im Nachbarraum geschickt. KISS erhält einen Strahl mit Uran-238-Kernen aus einem Teilchenbeschleuniger (von oben Mitte).
©T. Niwase, KEKIm Separator KISS werden Atomkerne durch eine Vakuumröhre in der Wand (rechts) zu einem Detektorsystem geleitet (rechts unten) und dort präzise vermessen. Links unten steht das MRTOF-Massenspektrometer („multi return time of flight“). Es sortiert die verschiedenen Atomkerne genau nach ihren Massen und macht so eine Identifizierung möglich.
©T. Niwase, KEKDie verschiedenen Isotope der schweren Elemente mit der Ordnungszahl 95 bis 90: Americium, Plutonium, Neptunium, Uran, Protactinium und Thorium. Vorangestellt ist ihr Atomgewicht, darunter das Jahr ihrer Entdeckung. Blau markiert sind Elemente, die gegenwärtig im Fokus der KISS-Anlage stehen.
©KEK

Bei der Entstehung von Uran und Thorium sind neutronenreiche Atomkerne zentral. Eine neue Methode gibt Aufschluss über diesen Prozess – und fand schon ein neues Uran-Isotop.

von DIRK EIDEMÜLLER

Schon seit Jahrtausenden grübeln Menschen über die Natur und den Ursprung der Materie. Diese alte philosophische