Stråle av titan ska ge nya grundämnen

Det periodiska systemet innehåller alla kända grundämnen. Många av dem förekommer inte i naturen, för att de är instabila och sönderfaller. För att skapa nya grundämnen skickar forskare en stråle av ett grundämne mot en måltavla – ett strålmål – av ett annat grundämne. Under rätt förutsättningar slås atomkärnorna ihop med varandra och bildar en större atomkärna. På så vis har det periodiska systemet kunnat utvidgas ända upp till grundämne 118, oganesson.

På flera laboratorier i världen pågår förberedelser för att försöka producera och upptäcka grundämne 119 och 120. I Berkeley, Kalifornien, gör ett internationellt forskarlag förberedelser för att skapa grundämne 120. Där ingår forskare från Lund, som har byggt en detektor för experimentet.

– Vår detektor kallas för Shrec. Vi är mycket stolta över att den har funkat så bra, säger Dirk Rudolph, professor vid Lunds universitet, som är med i gruppen bakom resultatet.

De tidigare experimenten för att skapa nya grundämnen har använt strålmål av ämnen upp till californium, grundämne nummer 98. Det är svårt eller omöjligt att tillverka tillräckligt mycket av något ännu tyngre grundämne för att det ska räcka för ett strålmål i den här typen av experiment. I stället ska själva strålen göras av ett ämne med större atomkärnor. Tidigare har forskarna använt en särskilt neutronspäckad isotop av kalcium, grundämne nummer 20. Nu gör de försök med isotopen titan-50, med atomkärnor som innehåller 22 protoner och 28 neutroner.

Forskarlaget kring experimentet i Berkeley har nu blivit först med att publicera resultat där de har lyckats skapa och observera atomer av grundämne 116, livermorium, genom att använda en stråle av titan.

När strålen slagit in i strålmålet fortsätter alla nybildade atomkärnor tillsammans med strålen i samma riktning. Det gäller då att separera och välja ut de rätta delarna och skicka dem mot detektorn. Kommer för mycket fram går det inte att urskilja de relevanta händelserna, och dessutom skadas själva detektorn om den utsätts för alltför mycket strålning.

Förutom inställningen av det separerande magnetfältet är det också viktigt att lyckas välja rätt energi för strålen. I det aktuella experimentet har forskarna visat att deras metod fungerar, så att de kan gå vidare och försöka skapa grundämne nummer 120.

Sedan gäller det att ha tålamod, för experimentet blir svårare och svårare ju större atomkärnor det handlar om.

– Vi kunde plocka ut en atom av nummer 116 varannan vecka. För nummer 120 kommer det att vara en på flera månader, säger Dirk Rudolph.