Onderzoek wijst naar de mogelijkheid voor het bestaan van atomen die massalimiet periodiek systeem overschrijden

Rolf-Dietmar Herzberg van de University of Liverpool en zijn team hebben met nobelium-254 (element 102), de tot nu toe hoogst mogelijke energieniveaus in de atoomkern kunnen bepalen. Het hoogste energieniveau dat ze bepaalden kan alleen opgevuld worden door niet-aangeslagen elementen met meer dan 114 protonen. Op het moment worden alleen elementen met maximaal 111 protonen erkend.

In een deeltjesversneller maakten Herzberg en collega’s aangeslagen versies van het zwaarste element dat in grote hoeveelheden te maken is, nobelium-254. Vervolgens bekeken ze hoe de atoomkernen langzaam terugvielen in hun rusttoestand. Door het meten van de energie van elk deeltje en golf geproduceerd tijdens de relaxatie, kon de energie van de hoogste energieniveaus bepaald worden.

Sinds 1940 proberen wetenschappers het periodiek systeem uit te breiden door atomen met elkaar te laten botsen. Protonen en neutronen verzetten zich echter tegen kernfusie. Zelfs als fusie lukt, zullen heel zware kernen sneller uiteenvallen tot kleinere stabielere vormen. De theorie voorspelt echter het bestaan van stabiele superzware atomen, liggend in het gebied van het mythisch ‘eiland der stabiliteit’.

Stabiele atoomkernen hebben bepaalde combinaties van protonen (Z) en neutronen (N), die ‘magische getallen’ worden genoemd. De theorie achter magische nummers beschrijft een atoomkern als energieniveaus die door protonen en neutronen opgevuld worden. Vergelijkbare niveaus zitten samen in ‘schillen’. Tussen schillen zit er een grote energiestap. Magische nummers geven precies aan hoeveel deeltjes er nodig zijn om een dergelijke schil compleet te vullen.

Recent theoretisch onderzoek heeft echter uitgewezen dat er mogelijk geen exact eiland der stabiliteit is. Het blijkt dat de hoogste energieniveaus in superzware kernen evenredig verspreid zijn, met gemiddelde energiestappen ertussen. Een grote energiesprong dat stabiliteit zou geven is er niet. Dit semi-stabiele gebied zou in atomen met 120 tot en met 126 protonen moeten voorkomen.

De resultaten van Herzbergs onderzoek zijn gepubliceerd in Nature.

bron: news@nature