Passend zu den Nobelpreisen: Forscher haben erstmals den inneren Aufbau des Elements Nobelium ermittelt – des Elements, das nach Alfred Nobel benannt ist. Eine spezielle Laserspektroskopie machte das Verhalten und die Energiezustände der um den Atomkern rasenden Elektronen sichtbar. Das Besondere daran: Mit der Ordnungszahl 102 gehört das Nobelium zu den ultraschweren und sehr kurzlebigen Atomen. Bisher war es daher nie gelungen, genügend Atome für eine solche Beobachtung zu erzeugen.
Wie ein chemisches Element reagiert und welche Eigenschaften es hat, hängt vor allem vom Verhalten und Zustand seiner Elektronen ab. Sie bestimmen, welche Bindungen das Atom eingeht und durch welche Energien es ionisiert werden kann. Normalerweise bestimmen Forscher diese Energiezustände mit Hilfe der Laserspektroskopie. Die Laserfrequenzen, bei denen die Elektronen vom Grundzustand in angeregte Zustände wechseln oder ganz herausgeschleudert werden, verraten die energetischen Merkmale des Atoms.
Weißer Fleck auf der Element-Landkarte
Doch superschwere Elemente mit Ordnungszahlen jenseits der 100 entzogen sich bisher diesen Messungen. Der Grund: „Diese radioaktiven Elemente werden in Fusionsreaktionen erzeugt – in maximal wenigen Atomen pro Sekunde“, erklären Mustapha Laatiaoui vom GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung und seine Kollegen. Weil diese Atome aber sofort wieder zerfallen, bleibt kaum Zeit, um sie zu untersuchen. Und in der Natur kommen sie nicht vor.
Die Atomstruktur der Elemente jenseits des Fermiums ist daher weitgehend unbekannt – und das, obwohl gerade diese Schwergewichte unter den Atomen besonders spannend sind. Denn bei diesen Elementen rasen die Elektronen mit nahezu Lichtgeschwindigkeiten um den Atomkern, was ihnen spezielle Eigenschaften verleiht. Dennoch blieb die Region im Periodensystem jenseits der Ordnungszahl 100 bisher in dieser Beziehung ein weißer Fleck auf der Landkarte.
