Det tyngsta grundämnet som finns i naturen är uran, vars atomkärnor innehåller 92 protoner och 146 neutroner. Atomkärnor hos tyngre element blir mer och mer instabila på grund av det ökande antalet positivt laddade protoner. Därför sönderfaller de vanligtvis snabbare och snabbare, oftast inom bråkdelen av en sekund. En ”magisk” kombination av antalet protoner och neutroner kan dock leda till grundämnen med snabbt ökande livslängder. Ett sådant ”magiskt” protontal har länge förutspåtts för atomkärnor i grundämnet flerovium, som betecknar atomnummer 114 i det periodiska systemet. Redan i slutet av 1960-talet lanserades en teori av bland annat Lundafysikern Sven-Gösta Nilsson att en sådan stabilitetsö borde finnas runt det då ännu inte upptäckta grundämnet 114.
– Det här är något av en helig graal inom kärnfysiken. Många drömmer om att få upptäcka något så exotiskt som ett långlivat, eller till och med stabilt, supertungt grundämne, säger Anton Såmark-Roth, doktorand i kärnfysik vid Lunds universitet.
Experiment i Tyskland
- Vi blev mycket nöjda med att all teknik kring vår experimentuppställning funkade som den skulle när stråltiden väl började. Framförallt att vi kunde följa sönderfallet av några flerovium-kärnor från kontrollrummet i realtid var väldigt kul, säger Daniel Cox, postdoktor i kärnfysik vid Lunds universitet.
Sökandet fortsätter
De nya resultaten, som publiceras i den vetenskapliga tidskriften Physical Review Letters, kommer att vara till stor nytta för vetenskapen. Istället för att leta efter stabilitetsön runt grundämne 114 kan forskarvärlden rikta strålkastarljuset mot andra, ännu inte upptäckta grundämnen.
– Det var ett krävande men givetvis väldigt lyckat experiment. Med facit i hand kan vi nu släppa grundämne 114 och istället leta runt grundämne 120 som ännu inte upptäckts. Nu sätter seglatsen mot stabilitetsön ny kurs, säger Anton Såmark-Roth.
Om experimentet
Experimentet genomfördes vid en acceleratoranläggning i tyska Darmstadt och leddes av kärnfysiker från Lunds universitet. Den internationella kollaborationen bestod av forskare och tekniker från olika länder, framförallt Tyskland (Darmstadt, Mainz och Köln), men även Finland (Jyväskylä), Spanien (Madrid), Storbritannien (Liverpool) och USA (Berkeley och Livermore). Arbetet vid LU finansierades med hjälp av ett projektbidrag från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse samt anslag från Vetenskapsrådet och Kungl. Fysiografiska Sällskapet i Lund.
Studien har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Physical Review.
Läs hela forskningsartikeln på Physical Reviews engelskspråkiga webbplats
Text: Johan Joelsson, Lunds universitet.