Robert Klatt
Chinesische Wissenschaftler haben im Labor künstlich das radioaktive Isotop Uran-214 erzeugt.
Lanzhou (China). Uran ist eines der schwersten bekannten Atome. Die Bildung dieser Atomkerne aus 92 Protonen und 140 bis 146 Neutronen erfordert enorme Energiemengen, die nur durch kosmische Explosionen wie zum Beispiel Neutronensternkollision erzeugt werden. Trotzdem sind die vier bekannten Uran-Isotope nicht stabil und zerfallen über längere Zeiträume in leichtere Elemente. Inzwischen sind überdies 21 weitere künstliche Isotope des Urans bekannt, die ebenfalls radioaktiv sind und nach relativ kurzer Zeit zu leichteren Elementen zerfallen.
Wissenschaftler des Schwerionen-Forschungszentrums im chinesischen Lanzhou haben laut einer Meldung der American Physical Society (APS) nun das bisher leichteste Uran-Isotop „Uran-214“ künstlich erzeugt, indem sie Wolframplättchen mit Argon-Atomen beschossen. Dabei entstanden laut ihrer in den Physical Review Letters über instabile Zwischenstufen verschiedene Uran-Isotope, darunter neben Uran-214 auch die bereits bekannten leichten Uran-Isotope 216U und 218U
Uran-214 besteht aus 92 Protonen und nur 122 Neutronen. Die Halbwertszeit des Isotops liegt bei nur 0,5 Millisekunden. Interessant ist Uran-214 laut den Wissenschaftlern um Zhiyuan Zhang aber vor allem aufgrund von Auffälligkeiten im Alphazerfall. Es handelt sich dabei um eine Reaktion, bei der radioaktive Atomkerne einen Heliumkern aus zwei Protonen und zwei Neutronen abgeben. Bei Uran-214 läuft dieser Prozess leichter und schneller ab als er es laut den kernphysikalischen Modellen eigentlich dürfte.
Als Grund dafür halten die Forscher die bisher kaum untersuchte Wechselwirkungen zwischen den Kernbausteinen der Atome für wahrscheinlich. Diese führen laut Kernphysikern vermutlich dazu, dass bei sehr schweren Elementen wie Uran unterhalb der Kernoberfläche Heliumkerne, also „Klumpen“ aus stärker wechselwirkenden Neutronen und Protonen, entstehen.
Die Messdaten von Uran-214 liefern Indizien dafür, dass die Wechselwirkung zwischen jeweils einem Neutron und Proton stärker als bei Isotopen anderer Elemente ausgeprägt ist. „Das Verhalten der Isotope mit weniger als 126 Neutronen spricht dafür, dass diese starke Proton-Neutron-Interaktion eine entscheidende Rolle für den Alphazerfall spielt. Dieser Effekt könnte bei Plutonium-Isotopen sogar noch stärker sein. Es ist daher extrem spannend, diese Forschungen mit Atomkernen noch höherer Ordnungszahlen fortzusetzen“, erklärt Zhang.
Physical Review Letters, doi: 10.1103/PhysRevLett.126.152502
