Tien jaar nadat Russische onderzoekers het element 114 claimden, hebben hun collega’s in Californië eindelijk die ontdekking bevestigd.
Nog maar net mogen we element 112 copernicum noemen, of het volgende zware element kan in de wachtrij staan voor een doopnaam. Iedereen kan wel beweren dat hij een nieuw element heeft gevonden, dus is het de belangrijke gewoonte dat de concurrentie zo’n ontdekking bevestigd. Het team in het Russische Dubna zal de collega’s in Berkeley dan ook wel zeer dankbaar zijn. Nu is het wachten op de officiële toekenning van een naam.
Voor de chemici en natuurkundigen die zich met deze tak van wetenschap bezighouden, is de bevestiging vooral hoopgevend. Vijftig jaar geleden voorspelden wetenschappers dat uiterst zware kernen wel eens stabiel zouden kunnen zijn. De natuurlijke elementen, met een halfwaardetijd geringer dan de leeftijd van de aarde, houden zo’n beetje op bij uraan, nummer 92 in het periodiek systeem. Zwaardere elementen, beginnend bij onder meer neptunium en plutonium, zijn vrijwel allemaal kunstmatig gemaakt. Die zijn doorgaans zo radioactief dat ze in mum van tijd vervallen. Met element 114 komt het ‘eiland van stabiliteit’ weer een stapje dichterbij.
Deeltjesfysicus Dylan van Arneman: ‘Ik ben op zoek naar iets wat misschien niet bestaat’
Dylan van Arneman verruilt een paar keer per jaar zijn werkkamer op het Science Park in de Watergraafsmeer voor de ondergrond ...
De meest recente aanwinsten maken de wetenschappers doordat ze een zwaar element met andere atoomkernen bombarderen. Zowel in Dubna als Berkeley als bijvoorbeeld bij de Gesellschaft für Schwerionenforschung in het Duitse Darmstadt hanteren ze die techniek. Het is nog een hele kunst om bij alle botsingen precies die voorvallen te herkennen waarbij een nieuw element is ontstaan. Een geavanceerde detectiemethode zorgde ervoor dat als er een kandidaatkern leek te zijn, het bombardement wordt gestopt.
In Berkeley vonden de chemici atomen van het nieuwe element, toen ze in een cyclotron calcium-48-ionen (20 protonen en 28 neutronen) afvuurden op een plaatje met 242-plutonium (94 protonen en 148 neutronen). Na acht dagen continu bombarderen zagen ze de sporen van twee atomen met 114 protonen in de kern, maar met een verschillend aantal neutronen.
De atomen zelf zagen ze niet, daarvoor zijn die te instabiel. De vervalschema’s van atomen zijn echter zeer specifiek, en vormen hier dan ook een onomstotelijk bewijs voor het bestaan van de zware elementen. Het eerste atoom, met 172 neutronen, stootte binnen een tiende seconde een alfadeeltje uit en veranderde zo in copernicum. De ander, met nog een extra neutron, leefde een halve seconde voordat hij een alfadeeltje produceerde en in copernicum overging. Dat element is ook instabiel, zodat het verder splijt in kleinere atomen.
Ooit dacht men dat het eiland van stabiliteit begint bij element 114. Dat is niet het geval, zo bewijzen de gemeten vervaltijden. Recentere theorieën verschuiven dat eiland naar atoomnummers van 120 of zelfs 126. Het zal nog wel jaren duren voordat atoombombardementen dergelijke elementen opleveren.
