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News: Doppelter Kernzauber

Sachen gibt's, die gibt's gar nicht. Oder sollte es nicht geben. Zum Beispiel das Nickelisotop 48. Dessen Atomkern besteht aus 28 Protonen und zwanzig Neutronen. Eigentlich müßte solch ein Überschuß positiver Ladung den Kern einfach auseinanderfetzen. Doch in Frankreich ist es einem internationalen Wissenschaftlerteam gelungen, bei einem Kollisionsversuch in einem Teilchenbeschleuniger zwei Atome Nickel-48 nachzuweisen. Damit stützen sie Modelle des Atomkerns, nach denen 'magische' Kombinationen von Protonen und Neutronen dem Kern besondere Dauerhaftigkeit verleihen.
In den Dimensionen der atomaren Welt sind Mikrosekunden wahre Ewigkeiten. Und länger als einige Mikrosekunden waren die beiden Nickel-48-Kerne auch nicht stabil, welche die Wissenschaftler am Grand Accelerateur National d'Ions Lourds (GANIL) in Caen, Frankreich, nachgewiesen haben. Dort beschossen die Forscher mit einem Strahl von Nickel-58-Ionen ein Ziel aus einem natürlichen Gemisch von Nickel-Isotopen.

Normalerweise sollten die elektrischen Abstoßungskräfte einen Atomkern mit 28 Protonen und nur zwanzig Neutronen auseinanderreißen. Doch nach dem Schalenmodell des Kerns gibt es bestimmte Ausnahmen, erklärt Bertram Blank vom Center for Nuclear Studies in Bordeaux, der Sprecher des internationalen Wissenschaftlerteams. Gemäß den Vorstellungen der Theoretiker ergeben die kombinierten quantenmechanischen Effekte der Protonen und Neutronen im Kern eine Reihe von erlaubten Energieniveaus. Ähnlich wie die "Schalen" der Elektronen bei einem Atom können die Niveaus im Kern höchstens eine gewisse Anzahl von Teilchen aufnehmen. Diese werden als "magische Zahlen" bezeichnet, zu denen nach heutigem Kenntnisstand die Zahlen 2, 8, 20, 28, 50, 82 und 126 gehören.

Mit 28 Protonen und zwanzig Neutronen ist der Kern von Nickel-48 also gleich in doppelter Hinsicht "magisch". Das macht ihn für die Dauer eines Augenblicks stabil. Er ist damit der neunte Atomtyp mit zwei magischen Zahlen. Das schwerste und zuletzt entdeckte derartige Isotop war Zinn-100 mit fünfzig Protonen und fünfzig Neutronen.

Interessant sind diese Kerne, weil sich ihre Eigenschaften leichter theoretisch vorhersagen lassen als bei anderen Atomen. So sollen einige von ihnen zerfallen, indem sie Protonenpaare ausstoßen – ein Prozeß, der allerdings noch nie beobachtet wurde. Zu diesen ganz speziellen Kernen gehört auch Nickel-48, weshalb die Wissenschaftler hoffen, als nächstes einen solchen Zerfall zu verfolgen.

Mit der Entdeckung weiterer doppelt magischer Kerne ist jedenfalls in den nächsten Jahren nicht zu rechnen. Die nun anstehenden Kandidaten lassen sich mit den aktuellen experimentellen Techniken sicherlich nicht erzeugen.

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