Er is weinig bekend over de zwaarste, radioactieve elementen in de tafel van Mendelejev. Maar een uiterst gevoelige techniek met laserlicht en gasstralen maakt het voor het eerst mogelijk om inzicht te krijgen in hun atomaire en nucleaire structuur. Een internationaal team onder leiding van wetenschappers van het Instituut voor Kern- en Stralingsfysica van de KU Leuven rapporteert deze bevindingen in Natuurcommunicatie .

In 2016 voegden wetenschappers nog vier elementen toe aan het periodiek systeem van Mendelejev. Deze zware elementen komen niet op aarde voor en kunnen alleen worden gegenereerd met krachtige deeltjesversnellers. "De elementen worden meestal in minuscule hoeveelheden gegenereerd, soms maar een paar atomen per jaar. Deze atomen zijn ook radioactief, dus hun verval is snel:soms bestaan ​​ze maar een fractie van een seconde. Daarom is de wetenschappelijke kennis van deze elementen zeer beperkt, ", zeggen kernfysici Mark Huyse en Piet Van Duppen van het KU Leuven Instituut voor Kern- en Stralingsfysica.

De KU Leuven-onderzoekers hopen daar nu verandering in te brengen door een nieuw gebruik van de laserionisatietechniek. "We produceerden actinium (Ac), het naamgevende element van de zware actiniden, in een reeks experimenten met de deeltjesversneller in Louvain-la-Neuve. De snel rottende atomen van dit element werden gevangen in een gaskamer gevuld met argon, in een supersonische jet gezogen, en belicht met laserstralen. Zo brengen we het buitenste elektron in een andere baan. Een tweede laserstraal schiet vervolgens het elektron weg. Dit ioniseert het atoom, wat betekent dat het positief geladen wordt en nu gemakkelijk te manipuleren en te detecteren is. De kleur van het laserlicht is als een vingerafdruk van de atomaire structuur van het element en de structuur van zijn kern."

op zichzelf, laserionisatie is een bekende techniek, maar het gebruik ervan in een supersonische jet is nieuw en zeer geschikt voor de zware, radioactieve elementen:"Door het atoom te ioniseren, verhogen we de gevoeligheid van de techniek aanzienlijk. De productie van enkele atomen per seconde is al voldoende voor metingen tijdens de experimenten. Deze technologie verhoogt de gevoeligheid, nauwkeurigheid, en de snelheid van de laserionisatie met ten minste tien keer. Dit markeert een geheel nieuw tijdperk voor onderzoek naar de zwaarste elementen en maakt het mogelijk om de theoretische modellen in de kernfysica te testen en te corrigeren. Onze methode wordt gebruikt in de nieuwe deeltjesversneller van GANIL, die momenteel in aanbouw is in Frankrijk."