Schweres Silizium

Kernphysik: 42Si ist ein gebundener Kern

Mittels Teilchenbeschleuniger wiesen Kernphysiker ein besonders schweres Isotop des Siliziums mit 28 Neutronen nach; der Kern hat eine endliche Halbwertszeit. Ein derart hoher Neutronenüberschuss ist ungewöhnlich bei gebundenen Kernen. Als Rohmaterial für Briefbeschwerer taugt das schwere Silizium nicht. Diese kernphysikalischen Aspekte sind relevant für die Astrophysik.

Die Ionisierungsenergie der Atome weist abhängig von der Ordnungszahl Z ausgeprägte Maxima auf – nämlich bei den Edelgasen –, was letztlich zur Entwicklung des Periodensystems der Elemente und damit zum Schalenmodell der Atome beitrug. In der Kernphysik gibt es ein ähnliches Schalenmodell, besonders stabile Atomkerne heißen magisch, mit dem Blei-Isotop ²⁰⁸Pb als typischem Beispiel.

Mittels Teilchenbeschleuniger erzeugten amerikanische Forscher das schwere Isotop ⁴²Si – einen weiteren magischen Kern –, siehe die Fachzeitschrift Nature, Band 435, Seite 922. Silizium hat drei stabile Isotope mit 14, 15 oder 16 Neutronen, das radioaktive Isotop ⁴²Si hat also 12 Neutronen mehr als das schwerste stabile Isotop, wenn auch ein besonders instabiles Isotop mit noch einem Neutron mehr bereits nachgewiesen wurde.

Ein so unausgeglichener Kern ist sehr ungewöhnlich, normalerweise sollte ein solcher stark deformiert sein, also die Form eines Ellipsoids haben. Entgegen der Erwartung scheint der schwere Siliziumkern kugelförmig zu sein.