Lite är känt om de tyngsta, radioaktiva element i Mendelejevs bord. Men en extremt känslig teknik som involverar laserljus och gasstrålar gör det för första gången möjligt att få insikt i deras atom- och kärnkraftsstruktur. Ett internationellt team som leds av forskare från Institutet för kärn- och strålningsfysik vid KU Leuven rapporterar dessa resultat i Naturkommunikation .

Under 2016 lade forskare till ytterligare fyra element i Mendelejevs periodiska system. Dessa tunga element finns inte på jorden och kan bara genereras med kraftfulla partikelacceleratorer. "Elementen genereras vanligtvis i små mängder, ibland bara ett par atomer per år. Dessa atomer är också radioaktiva, så deras förfall är snabbt:ibland existerar de bara för en bråkdel av en sekund. Det är därför vetenskaplig kunskap om dessa element är mycket begränsad, "säger kärnfysiker Mark Huyse och Piet Van Duppen från KU Leuven Institute for Nuclear and Radiation Physics.

KU Leuven -forskarna hoppas nu kunna ändra på det genom en ny användning av laserjoniseringstekniken. "Vi producerade actinium (Ac), det namngivande elementet i de tunga aktiniderna, i en serie experiment med partikelacceleratorn i Louvain-la-Neuve. De snabbt förfallna atomerna hos detta element fångades i en gaskammare fylld med argon, sugs in i en överljudsstråle, och strålkastare med laserstrålar. Genom att göra det tar vi den yttre elektronen i en annan bana. En andra laserstråle skjuter sedan bort elektronen. Detta joniserar atomen, vilket innebär att den blir positivt laddad och nu är lätt att manipulera och upptäcka. Färgen på laserljuset är som ett fingeravtryck av elementets atomstruktur och kärnans struktur. "

I sig själv, laserjonisering är en välkänd teknik men dess användning i en överljudsstråle är ny och mycket lämplig för tunga, radioaktiva element:"Genom att jonisera atomen ökar vi teknikens känslighet avsevärt. Produktionen av några atomer per sekund räcker redan för mätningar under experimenten. Denna teknik ökar känsligheten, noggrannhet, och laserjoniseringens hastighet med minst tio gånger. Detta markerar en helt ny era för forskning om de tyngsta elementen och gör det möjligt att testa och korrigera de teoretiska modellerna i kärnfysik. Vår metod kommer att användas i den nya partikelacceleratorn från GANIL, som för närvarande är under uppbyggnad i Frankrike. "