Nytt grunnstoff - på rekordfart!

Et internasjonalt forskerteam har klart å fremstille det supertunge grunnstoffet 114, med den raskeste produksjonshastigheten hittil. Dette betyr at grunnstoffet er bekreftet og kan få et navn – på russisk.  

Publisert

Å lage de tyngste av grunnstoffene er både vanskelig og dyrt. Det krever spesiallagede partikkelakseleratorer og detektorer. Ii tillegg er stoffene man bruker i forsøkene svært sjeldne.

Grunnstoffet med plass 114 i periodesystemet ble laget for første gang i Dubna, Russland i 1998. Men grunnstoffer blir ikke godkjent og navngitt før et uavhengig laboratorium har gjentatt forsøket.

De fleste av de “godkjente” grunnstoffene er blitt laget i California og Tyskland, de har fått navn som gjenspeiler dette som for eksempel Californium, Hassium (etter staten Hessen i Tyskland), Berkelelium og Darmstadium.

Forrige uke kom nyheten om at et internasjonalt forskerteam har klart å fremstille grunnstoff 114, så nå vil formodentlig dette grunnstoffet få et russisk-klingende navn.

Eksperimentet ble gjort ved senteret GSI Helmholtzzentrum i Tyskland.

Ved å skyte kalsium-atomer i voldsom fart mot en plutoniumbelagt folie i enden av en 120 meter lang partikkelakselerator fikk forskerne kjerner av plutonium og kalsium til å smelte sammen og danne det supertunge grunnstoffet.

Atomnummeret 114 kommer av antall protoner i kjernen som smeltet sammen. Kalsium har for eksempel 20 protoner, mens plutonium har 94.

Verdensrekord i atom-laging

Kræsjingen av atomer foregikk 24 timer i døgnet i en hel måned. I løpet av denne perioden fikk forskerne frem hele 13 atomer.

Jon Petter Omtvedt, leder av SAFE-senteret ved UiO.
Jon Petter Omtvedt, leder av SAFE-senteret ved UiO.

- Det kan høres veldig lite ut, men dette er faktisk det største antallet atomer noen har klart å lage av 114 på så kort tid noensinne, forklarer forsker Jon Petter Omtvedt, en av de norske bidragsyterne i prosjektet.

Han er professor i Kjemi ved UiO, hvor han leder Senter for Akseleratorbasert Forskning og Energifysikk (SAFE).

- Omtrent samtidig med vårt forsøk klarte man å lage to atomer av 114 ved et laboratorium i Berkeley, USA.

- Dette betyr for det første at vi har bekreftet forsøkene fra Russland, men også at vi har teknisk utstyr som gjør det mulig at vi i fremtiden kan studere de kjemiske, atomære og kjernefysiske egenskapene til grunnstoffet mer detaljert enn det som har vært mulig hittil, forklarer Omtvedt.

Verdens beste detektor

Årsaken til den raske produksjonshastigheten er utstyret som det internasjonale forskerteamet de siste årene har bygget opp ved GSI-senteret. TASCA-separatoren, med detektorer laget spesielt for å undersøke de tyngste grunnstoffene finnes her.

Disse tre målene med plutoniumbelagt folie sto i enden av den 12o meter lange partikkelakseleratoren og ble bestrålet med ioner av kalsium. Man kan tydelig se hvor den har blitt truffet.
Disse tre målene med plutoniumbelagt folie sto i enden av den 12o meter lange partikkelakseleratoren og ble bestrålet med ioner av kalsium. Man kan tydelig se hvor den har blitt truffet.

- TASCA er for tiden verdens mest effektive system for å detektere supertunge grunnstoff laget med partikkelakseleratorer, skriver lederen av det internasjonale forskerteamet Christoph Düllmann i pressemeldingen om eksperimentet.

Han skriver at en del av planen videre er å gjøre kjemiske analyser av supertunge grunnstoffer i området rundt 114, for å slå fast den korrekte plasseringen i det periodiske systemet.

Jakter på nye grunnstoffer

Jakten på grunnstoffer er ren grunnforskning.

Formålet er å få enda mer kunnskap om egenskapene til grunnstoffene i periodesystemet, og teste grensene for de teoriene man har i dag, på samme måte som man ved CERN tester grensene for fysikkens standardmodeller.

Hittil er 112 det tyngste grunnstoffet som har blitt bekreftet, også det oppdaget ved GSI. De siste årene har imidlertid russiske forskere laget grunnstoffene med nummer 113 til 118, men så langt har ikke dette blitt uavhengig bekreftet.

Dr. Matthias Schädel, leder for Nukleær Kjemi ved GSI setter opp eksperimentet. Kassetten han holder i hånden brukes til å justere hjulet med målskivene av plutonium. Til venstre ser man den horisontale strålebanen kalsium-ionene skytes gjennom.
Dr. Matthias Schädel, leder for Nukleær Kjemi ved GSI setter opp eksperimentet. Kassetten han holder i hånden brukes til å justere hjulet med målskivene av plutonium. Til venstre ser man den horisontale strålebanen kalsium-ionene skytes gjennom.

Jon Petter Omtvedt bekrefter at suksess-eksperimentet i Tyskland har gitt forskerne blod på tann:

- Vi har planer om å forsøke å lage grunnstoffene 119 og 120. Disse har aldri blitt observert før, forteller Omtvedt engasjert.

- Det blir en oppdagelsesferd inn i det ukjente. 

TASCA eksperimentet som laget atomer av grunnstoff 114 ved GSI ble ledet av forskere fra GSI, Johannes Gutenberg Universitet i Mainz og det Tekniske Universitetet i München. Samarbeidet besto i tillegg av forskere fra Berkeley (USA), Jyväskyla (Finland), Kolkata (India), Liverpool (UK), Lund (Sverige), Oslo (Norge) og Warszawa (Polen).

Lenker:

Periodesystemet.no  gir en full oversikt over grunnstoffene.

Les resultatene fra eksperimentet i Physical Review letters

Pressemelding om funnet fra GSI Helmholtzzentrum

SAFE