Wenn schwere Atomkerne in Teilchenbeschleunigern aufeinandergeschossen werden, so entstehen in der Regel kurzlebige Bruchstücke. Während diese in der Regel wie natürlich auftretende Kerne auch eine Kugelform besitzen, so können unter bestimmten Bedingungen auch Kerne in Form einer Pyramide auftreten. Das haben Physiker aus Frankreich, Polen und Spanien in einer Neuinterpretation von über die Jahre hinweg veröffentlichten Experimenten entdeckt. Die seltsam geformten Kerne sind um mehrere Größenordnungen langlebiger als kugelförmige Bruchstücke.
Der an der Louis-Pasteur-Universität in Straßburg arbeitende Physiker Jerzy Dudek benutzte zusammen mit Kollegen aus Warschau und Madrid eine in der Kernphysik weit verbreitende Feldtheorie dazu, eine bestimmte Klasse von Kernreaktionen genauer unter die Lupe zu nehmen. Dabei treffen schwere Atomkerne in Teilchenbeschleunigern aufeinander. Seltsamerweise sind einige der Bruchstücke außerordentlich langlebig.
Während typische Bruchstücke derartiger Kernreaktionen nur für extrem kurze Zeiten in Größenordnungen von 10 hoch minus 20 Sekunden zusammenhalten, weisen die bisher nicht identifizierten Bruchstücke eine um etwa 12 bis 14 Zehnerpotenzen längere Lebensdauer auf. Die Forscher haben nun herausgefunden, dass es sich dabei wohl um Gadolinium-156 und Ytterbium-160 handelt.
Im Gegensatz zu herkömmlichen, kugelförmigen Atomkernen weisen diese beiden Kerne die Form einer Pyramide, genauer gesagt eines Tetraeders auf, erklärt Dudek. Die neuen Untersuchungen sagen zudem voraus, dass auch Kerne in Oktaederform in derartigen Experimenten gebildet werden könnten. Nach den Gesetzen der Quantenmechanik sind diese Kerne langlebiger, da die für kugelförmige Kerne gültigen Zerfallsketten zum Teil nicht möglich sind.
Auch wenn die Forscher in ihrer Studie eine Reihe bisher unerklärter experimenteller Befunde bestätigen können, weisen sie darauf hin, dass nun zu einer genaueren Überprüfung ihrer Theorie neue Experimente gefragt sind.
Physical Review Letters (Band 97 Artikel 072501) Stefan Maier
