Al in de jaren zestig werden theorieën geïntroduceerd over het mogelijke bestaan ​​van superzware elementen. Hun meest langlevende kernen zouden aanleiding kunnen geven tot een zogenaamd "eiland van stabiliteit" ver buiten het element uranium. Echter, een nieuwe studie, onder leiding van kernfysici van de universiteit van Lund, laat zien dat een 50 jaar oud kernfysica-manifest nu moet worden herzien.

Het zwaarste element in de natuur is uranium, met een kern met 92 protonen en 146 neutronen. De kernen van zwaardere elementen worden steeds instabieler door het toegenomen aantal positief geladen protonen. Ze vervallen daardoor steeds sneller, meestal binnen een fractie van een seconde.

Een "magische" combinatie van protonen en neutronen kan echter leiden tot elementen met een snel toenemende levensduur. Zo'n "magisch" aantal protonen is al lang voorspeld voor het element flerovium, die het atoomnummer 114 heeft in het periodiek systeem. In de late jaren 1960 werd een theorie geïntroduceerd door Lund natuurkundige Sven-Gösta Nilsson, onder andere, dat zo'n eiland van stabiliteit zou moeten bestaan ​​rond het toen nog onontdekte element 114.

"Dit is een soort heilige graal in de kernfysica. Velen dromen ervan iets exotisch te ontdekken als een langlevende, of zelfs stabiel, superzwaar element, " zegt Anton Såmark-Roth, doctoraalstudent kernfysica aan de universiteit van Lund.

Geïnspireerd door de theorieën van Nilsson, de onderzoekers hebben het element flerovium tot in detail bestudeerd en baanbrekende ontdekkingen gedaan. Het experiment werd uitgevoerd door een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Dirk Rudolph, een professor aan de universiteit van Lund.

In het kader van het onderzoeksprogramma FAIR Phase-0 bij de deeltjesversnellerfaciliteit GSI Helmholtzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt, Duitsland, tot en met 6 ^{1, 018} (6, 000, 000, 000, 000, 000, 000) calcium-48 atoomkernen werden versneld tot 10% van de lichtsnelheid. Ze bombardeerden een dunne film van zeldzaam plutonium-244 en, door atoomkernfusie, flerovium zou kunnen worden gemaakt, één atoom tegelijk. In het 18 dagen durende experiment, het onderzoeksteam registreerde vervolgens radioactief verval van enkele tientallen fleroviumkernen in een speciaal in Lund ontwikkeld detectieapparaat.

Door de exacte analyse van vervalfragmenten en de perioden waarin ze vrijkwamen, het team kon nieuwe vervaltakken van flerovium identificeren. Er werd aangetoond dat deze niet konden worden verzoend met de eerder voorspelde "magische" eigenschappen van het element.

"We waren erg blij dat alle technologie rond onze experimentele opstelling werkte zoals het hoorde toen het experiment begon. Bovenal, het was erg spannend om het verval van verschillende fleroviumkernen vanuit de controlekamer in realtime te kunnen volgen, " zegt Daniël Cox, postdoc in kernfysica aan de universiteit van Lund.

De nieuwe resultaten, gepubliceerd in het onderzoekstijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , zal van groot nut zijn voor de wetenschap. In plaats van te zoeken naar het eiland van stabiliteit rond element 114, de onderzoekswereld kan zich richten op andere nog onontdekte elementen.

"Het was een veeleisende, maar natuurlijk, zeer geslaagd experiment. Nu weten we, we kunnen verder gaan vanaf element 114 en in plaats daarvan rond element 120 kijken, die nog niet is ontdekt. Nu zal de reis naar het eiland van stabiliteit een nieuwe wending nemen, " concludeert Anton Såmark-Roth.