LEUVEN (B) – In een Frans laboratorium is een nieuwe dubbel-magische atoomkern gemaakt. Wereldwijd kijkt men uit naar meer informatie over deze zeldzame atoomkern.


Zoals in de atomen de elektronen de verschillende energieniveaus vullen die als schillen de atoomkern omwikkelen, zijn ook de protonen en de neutronen in gelijkaardige schillen binnenin de atoomkern georganiseerd. Iedere keer dat zo’n schil volledig gevuld raakt, bezit het systeem extra stabiliteit. De scheikundigen noemen atomen met volledig gevulde elektronenschillen ‘edel’, denk maar aan de edelgassen zoals helium, neon en argon waar de buitenste elektronenschil helemaal gevuld is. Kernfysici spreken bij de gevulde schillen van protonen en neutronen in de kern van ‘magische’ getallen (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126).

De atoomkern bevat zowel protonen als neutronen. Er kunnen daarom zelfs dubbel-magische kernen voorkomen. Zo bestaat 52% van het lood uit het dubbel-magische ²⁰⁸Pb, met 82 protonen en 126 neutronen. In de natuur komen er maar vijf dubbelmagische kernen voor. Die zijn uiteraard grondig bestudeerd, want ze vormen een belangrijke toetssteen voor de bestaande kernmodellen. De laatste jaren zijn er nog eens vier dubbel-magische kernen in laboratoria vervaardigd. Vorig jaar beschreven we in Natuurwetenschap & Techniek 67, 3 (1999) uitvoerig de zoektocht naar het dubbel-magische ⁷⁸Ni, met 28 protonen en 50 neutronen.
In september 1999 toonden onderzoekers in het versnellerscomplex van GANIL, Caen, Frankrijk het bestaan aan van een tiende dubbel-magische kern. Het betreft ⁴⁸Ni, met 28 protonen en slechts 20 neutronen. Van de nu in totaal dertig bekende isotopen van nikkel zijn er drie dubbel-magisch: naast ⁴⁸Ni en ⁷⁸Ni ook nog ⁵⁶Ni met 28 protonen en 28 neutronen.
In de brokstukken die ontstonden bij de gewelddadige botsingen van een bundel van stabiele ⁵⁸Ni-kernen op een trefschijf van stabiele ⁵⁸Ni-kernen, ontdekten de onderzoekers uiteindelijk twee 48Ni kernen. Veel weet men er nog niet over; enkel dat het bestaat, dat het kan worden gemaakt en dat het lang genoeg leeft (ongeveer een half miljoenste van een seconde) om te kunnen bestuderen.

Huzarenstukje
Nieuwe experimenten moeten nu meer informatie leveren over de eigenschappen van ⁴⁸Ni. Die beloven interessant te worden, want ⁴⁸Ni heeft slechts twintig neutronen en dit ten opzichte van 28 protonen. Via de sterke kernkracht trekken protonen en neutronen elkaar sterk aan als ze elkaar naderen. De protonen zijn echter positief geladen en zullen elkaar – weliswaar met minder kracht – ook afstoten. Vanwege deze elektrische afstoting binnenin de kern bestaan er maar weinig kernen met meer protonen dan neutronen. Waarschijnlijk zal 48Ni proberen zo snel mogelijk een aantal protonen kwijt te raken en dit zou kunnen gebeuren door twee protonen tegelijkertijd uit te zenden. Zo’n vervalwijze is nog nooit geobserveerd. Het zal een serieus huzarenstukje worden om het aantal 48Ni-kernen zo op te drijven dat twee-proton-verval kan worden gedetecteerd.

Piet van Duppen en Mark Huyse
Instituut voor Kern – en Stralingsfysica
KU Leuven