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Chemische Elemente, neue Isotope, kleinste Teilchen – das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt ist bekannt für seine Entdeckungen, unter anderem von insgesamt sechs superschweren Elementen. Nun gibt es einen neuen Weltrekord zu vermelden: Das Forschungszentrum, an dem gerade die internationale Beschleunigeranlage FAIR errichtet wird, führt die Weltrangliste der Entdeckung von Kernisomeren an. Die Statistik hat Professor Michael Thoennessen von der Michigan State University, USA, im Fachjournal „Atomic Data and Nuclear Data Tables“zusammengestellt.
Insgesamt 192 Kernisomere wurden bei GSI/FAIR entdeckt – mehr als an jeder anderen Forschungseinrichtung auf der ganzen Welt. Ein Forscher hat dabei die Nase vorn – allein 143 Kernisomere gehen auf Dr. Ivan Kojouharov zurück. Damit führt er als Person die Weltrangliste der Mitentdecker*innen an. Kojouharov war viele Jahre in der Forschungsabteilung Kernspektroskopie bei GSI/FAIR tätig und ist seit einem Jahr im Ruhestand.
„Diese Zahl hat mich wirklich überrascht“, berichtet der ehemalige GSI/FAIR-Forscher. „Ich hätte nicht erwartet, dass ich an der Spitzenposition bin. Zu den Entdeckungen habe ich hauptsächlich durch die Entwicklung leistungsfähiger Germaniumdetektoren beigetragen, die natürlich an einer Vielzahl von Experimenten zur Vermessung von Kernisomeren eingesetzt wurden. Dadurch stehe ich auf vielen Veröffentlichungen.“
Die besonders erfolgreiche Kombination der Beschleuniger und Messgeräte bei GSI/FAIR hat diese Menge von Entdeckungen ermöglicht. Zur Verfügung steht eine ganze Beschleunigungskette, beginnend beim Linearbeschleuniger UNILAC über den Ringbeschleuniger SIS18 bis zum Experimentierspeicherring ESR. An ihnen kann mit allen auf der Erde vorkommenden chemischen Elementen geforscht werden. Einen besonderen Beitrag zu den Entdeckungen leistete der Fragmentseparator FRS – eine „Sortiermaschine“, bei der nach einer Kernkollision aus einer Fülle von Bruchstücken gezielt bestimmte Kerne vereinzelt und auf Isomerie untersucht werden können.
Ein Kernisomer ist ein Atomkern, der besonders viel Energie gespeichert hat – und sie ungewöhnlich lange festhält. Normalerweise geben Atomkerne überschüssige Energie sofort wieder ab. Beim Isomer jedoch wirkt die innere Struktur wie eine Bremse, die den Energieabbau verzögert. Erst nach einer gewissen Zeit kehrt der Kern in einen stabileren Zustand zurück und gibt die gespeicherte Energie frei, meist in Form von Gammastrahlung. Kernisomere spielen eine Rolle bei Kernreaktionen in Sternen und bei der Entstehung schwerer Elemente in unserem Kosmos. Sie haben aber auch ganz konkrete Anwendungen, wie beispielsweise in der medizinischen Diagnostik oder als Kandidaten für hochpräzise Kernuhren, die noch genauer sein könnten als heutige Atomuhren.
Die neuen Zahlen zu den Kernisomeren hat Professor Michael Thoennessen von der Michigan State University, USA, im Fachjournal „Atomic Data and Nuclear Data Tables“ zusammengestellt. „Berücksichtigt wurden dabei alle zurzeit bekannten wissenschaftlichen Veröffentlichungen zu Kernisomeren mit einer Halbwertszeit größer als 100 Nanosekunden“, berichtet er. „Die Isomerie-Statistik haben wir neu erhoben, nachdem wir schon seit vielen Jahren die Statistik zu den Isotopenentdeckungen pflegen.“ Auch hier ist GSI/FAIR ganz vorne dabei. Professor Hans Geissel († 2024) hält seit dem Jahr 2013 ungeschlagen den Entdeckungsrekord mit 279 Isotopen. Bei den Instituten steht GSI auf Platz 2.
Thoennessen besuchte GSI/FAIR im Rahmen des Treffens der internationalen FAIR-Forschungskollaboration NUSTAR, das nur kurze Zeit nach dem Brand bei GSI Anfang Februar das erste große Wissenschaftsmeeting war, das wieder regulär auf dem Campus stattfinden konnte. An NUSTAR untersuchen Wissenschaftler*innen, die Kernreaktionen, die im Inneren von Sternen ablaufen, beispielweise um zu verstehen, wie chemische Elemente in unserem Universum gebildet werden.
Das neue internationale Beschleunigerzentrum FAIR, eines der weltweit größten Bauvorhaben in der Forschung, wird aktuell bei GSI errichtet, um neue Erkenntnisse über den Aufbau der Materie und die Entwicklung des Universums zu gewinnen. Zu FAIR gehört auch der supraleitende Fragmentseparator Super-FRS, ein Nachfolger des FRS bei GSI. „In der Zukunft erwarten wir am Super-FRS viele weitere Entdeckungen von Isotopen und Kernisomeren“, sagt Professor Thomas Nilsson, Wissenschaftlicher Geschäftsführer von GSI und FAIR. „Mit FAIR wollen wir das Universum zu uns ins Labor holen und natürlich unsere Spitzenposition in der Weltrangliste verteidigen.“
https://doi.org/10.1016/j.adt.2025.101767
https://www.gsi.de/start/aktuelles/detailseite/2026/02/26/world-record-nuclear-i...
Dr. Ivan Kojouharov (r.) hat 143 Kernisomere mitentdeckt, mehr als jeder andere. Die Statistik wurde ...
Copyright: © L. Weitz, GSI/FAIR
Einen besonderen Beitrag zu den Entdeckungen leistete der Fragmentseparator FRS – eine „Sortiermasch ...
Source: © A. Zschau, GSI/FAIR
Criteria of this press release:
Journalists
Physics / astronomy
transregional, national
Research results
German
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