Techniklexikon

synthetische Elemente

Kernphysik, nicht in der Natur vorkommende Elemente, die durch Kernumwandlung nach Beschuss von stabilen und radioaktiven Isotopen mit Neutronen, Protonen oder schweren Ionen in Kernreaktionen entstehen. Im allgemeinen lassen sich nur geringe, unwägbare Mengen der Elemente erzeugen. Nur in einigen Fällen ist es mit Hilfe von Kernkettenreaktionen gelungen, Elemente in grossem Umfang umzuwandeln. Auch konnten eine Anzahl ganz neuer, vorher nicht bekannter Elemente künstlich erzeugt werden, z.B. Technetium, Promethium, Astatin und Francium.

Die Elementsynthese überschwerer Kerne jenseits vom Uran geht auf den Physiker Enrico Fermi zurück, der 1934 vorschlug, Uran mit Neutronen zu beschiessen, um noch schwerere Elemente zu erzeugen. So wurden die Transurane erstmals mit der von Fermi vorgeschlagenen Methode und dem 60-Inch-Zyklotron in Berkeley, Kalifornien, synthetisiert: 1940 Neptunium (Z = 93), 1941 Plutonium (Z = 94), 1944 Americium (Z = 95) und Curium (Z = 96), 1949 Berkelium (Z = 97), 1950 Californium (Z = 98), 1952 Einsteinium (Z = 99) und Fermium (Z = 100) und 1955 Mendelewium (Z = 101). Durch Beschuss von Actinoiden liessen sich in Berkeley und am russischen Forschungszentrum in Dubna 1965 die Elemente Nobelium (Z = 102) und Lawrencium (Z = 103), 1969 Rutherfordium (Z = 104), 1970 Hahnium (Z = 105) und 1974 Seaborgium (Z = 106) erzeugen. Mit dem UNILAC-Schwerionenbeschleuniger der GSI in Darmstadt wurden mittels kalter Fusion, d.h. Kernverschmelzung bei nur geringer Anregungsenergie und Einneutronabdampfung durch Verwendung der sphärischen Kerne ²⁰⁸Pb und ²⁰⁹Bi als Targetkerne, sowie durch Einsatz des zweistufigen Geschwindigkeitsseparators SHIP zur hochselektiven Abtrennung der Restkerne im Jahr 1981 Nielsbohrium (Z = 107), 1982 Meitnerium (Z = 109), 1984 Hassium (Z = 108), 1994 die Elemente 110 und 111 und 1996 Element 112 über die charakteristischen Alphazerfallsketten identifiziert. 1999 wurde am 88-Inch-Zyklotron in Berkeley mittels Fusion über ²⁰⁸Pb-Targetkerne mit dem gasgefüllten Separator BGS und Nachweis über die Alphazerfallsketten die Elemente 114, 116 und 118 gefunden, ebenfalls 1999 das Element 114 in Dubna durch Beobachtung der Spaltung nach Fusionsreaktionen von ⁴⁸Kr mit ²⁴⁷Pu.