Praktikum am ” GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung ...

Praktikumsbericht GSI
FAIR Synchrotrons
Gesellschaft für Schwerionenforschung
Planckstr. 1
D-64291 Darmstadt
Erde Licht und Wärme. So entsteht also Helium. Dieses Verfahren funktioniert auch
bei Elementen mit größeren Ordnungszahlen bis zum Eisen, nur mit jeweils anderen
Bausteinen. Bei Elementen mit noch größeren Ordnungszahlen würde eine Fusion nicht
mehr einen energetisch günstigeren Zustand erreichen, man müsste Arbeit leisten, um
größere Atomkerne herzustellen. Da die Sterne diese Energie nicht aufbringen können,
fusionieren sie solange, bis der Großteil der Masse in Eisen umgewandelt ist.
Schwerere Elemente als Eisen entstehen bis zum Uran in sog. Roten Riesen oder
in Supernova-Explosionen. Dabei werden die freien Neutronen, die Voraussetzung für
die Entstehung schwererer Elemente sind, an den bestehenden Atomkernen abgelagert.
Geschieht dies oft genug, so werden die Kerne instabil und können unter β-Zerfall, siehe
Kapitel 8.2, zum Element mit der nächsthöheren Ordnungszahl (OZ) umgewandelt
werden.
Elemente mit höherer OZ als Uran können nur künstlich hergestellt werden. Dies
geschieht durch Beschuss eines elementaren Targets durch einen Ionenstrahl. Die Summe
der beiden OZ muss dabei der OZ des gewünschten Neu-Elementes entsprechen.
Zum Erzeugen des Elementes sind allerdings nicht nur die Massen und OZ wichtig,
sondern auch der Auftreffwinkel und die Energie der beteiligten Teilchen. Bei einem
ungünstigen Winkel werden die Kerne genausowenig fusionieren, wie sie es bei einer zu
niedrigen oder zu hohen Energie tun würden. Bei zu niedriger Energie lassen sich die
Abstoßungskräfte zwischen den beiden positiv geladenen Atomkernen nicht überwinden,
bei zu hoher Energie ist die Eigendrehung des neuen Kerns so hoch, dass er sofort
wieder zerfallen würde. Dabei müssen nicht zwangsweise die Edukte wiederentstehen,
geschweige denn die gleichen Teilchen im gleichen Kern sein. Die Herstellung neuer
Elemente ist also nicht einfach zu lösen, sondern sie muss in mühevoller Kleinarbeit für
jedes Element neu berechnet und experimentell überprüft werden.
Die so entstandenen Elemente haben alle eine sehr kurze Halbwertszeit von im Schnitt
0,01 Sekunden, was eine Analyse der Stoffeigenschaften unmöglich macht und wodurch
Messungen am Stoff selbst erschwert werden. Die Zerfallsprodukte der neu entstandenen
Elemente können jedoch registriert werden, wodurch die Experimentatoren auf das
ursprüngliche neue Element schließen können, da die Produkte meist durch α-Zerfall
entstehen.
5.2 Erzeugung von Element 112 (Copernicium)
Im Fall des Elementes 112, das 1996 bei der GSI entdeckt und im Sommer 2009 nach
dem Wissenschaftler und Astronom Nikolaus Kopernikus (1473-1543) Copernicium benannt
wurde, war ein 70 Zn Strahl auf ein 208 P b Target geschossen worden. Gemessen
wurde ein 253 F ermium (Fm), sowie 6 α-Teilchen. Rückrechnungen ergaben dann
schließlich, dass ein 277 Cp per 6 α-Zerfälle über Darmstadtium (110), Hassium (108),
Seaborgium (106), Rutherfordium (104) und Nobelium (102) zu Fm (100) zerfiel. Dies
ist in Grafik 10 dargestellt.
6 Tumortherapie mit Schwerionen
Auch im 21. Jahrhundert sieht sich der Mensch manchen Krankheiten beinahe schutzlos
ausgeliefert. Bestes Beispiel: Krebs. Trotz Therapiemöglichkeiten besteht keine 100%ige
Chance, den Krebs zu besiegen. Zwar kann durch eine Strahlentherapie, die mit
Röntgenstrahlen vorgenommen wird, die Heilungschance erhöht werden, diese Therapie
31. July 2009 7