Een team Finse wetenschappers heeft een extreem zeldzaam type atoom ontdekt dat op verrassende wijze instabiel is. Het nieuwe isotoop werpt fundamentele vragen op over de grenzen van de kernfysica – en zet bijna dertig jaar oude theorieën op losse schroeven.
In het Jyväskylä, Finland, heeft een team van kernfysici geschiedenis geschreven. In het Accelerator Laboratory van de Universiteit van Jyväskylä is namelijk de zwaarste kern tot nu toe ontdekt die vervalt via protonemissie: het nieuwe isotoop 188Astatine (188At).
De ontdekking, gepubliceerd in Nature Communications, stelt bestaande theorieën over kernbinding stevig op de proef en geeft verrassende inzichten in de extreme grenzen van de atoomkern.
Uiterst zeldzame vorm van radioactief verval
Protonemissie is een uiterst zeldzame vorm van radioactief verval waarbij een instabiele atoomkern een enkel proton uitstoot om een stabielere vorm te bereiken. Het fenomeen is al decennia een heilige graal binnen de kernfysica. Tot nu toe gold 185Bismut (185Bi), ontdekt in 1996, als de zwaarste bekende protonemitter. Met de ontdekking van 188At wordt die titel dus opnieuw verdeeld.
Volgens Henna Kokkonen, promovendus aan de Universiteit van Jyväskylä, is protonemissie niet alleen zeldzaam, maar ook een uiterst informatief proces om inzicht te krijgen in de structuur van atoomkernen aan de rand van stabiliteit.
Een ‘watermeloen’ van een atoomkern
Wat deze ontdekking extra intrigerend maakt, is de opvallende vorm van de nieuwe kern. Volgens uitgebreid theoretisch modellering blijkt 188At een sterk prolaat vervormde kern te hebben—oftewel: langgerekt, zoals een watermeloen.
Deze vorm is niet slechts een esthetisch detail; het wijst op een mogelijk nieuw interactiemechanisme in zware kernen. “We zien een trendbreuk in de bindingsenergie van het buitenste proton,” aldus Kokkonen. “Dat wijst mogelijk op een tot nu toe onbekende interactie in zware atoomkernen.”
Van masterscriptie naar wereldnieuws
De ontdekking is een direct vervolg op Kokkonen’s masterscriptie, waar ze eerder al een nieuw type atoomkern ontdekte: 190-astatine. Die studie werd in 2023 gepubliceerd in Physical Review C en legde de basis voor het huidige baanbrekende onderzoek.
“Isotoopontdekkingen zijn wereldwijd zeldzaam,” zegt Kokkonen. “Dat ik nu voor de tweede keer mag bijdragen aan een primeur, is ongelofelijk. Elk experiment is een uitdaging, maar het is ongelooflijk bevredigend om aan de grenzen van de materie te werken.”
Waarom dit belangrijk is
De implicaties van deze ontdekking reiken verder dan puur wetenschappelijke nieuwsgierigheid. Begrip van protonemissie en kernen aan de rand van stabiliteit is essentieel voor uiteenlopende toepassingen, van nucleaire geneeskunde tot kernenergie en zelfs astrofysica. Zulke isotopen kunnen bijvoorbeeld licht werpen op processen in supernova’s of neutronensterren, waar vergelijkbare extremen optreden.
Bovendien daagt 188At bestaande modellen uit over hoe protonen zich binden in zware kernen. Dat opent de deur naar mogelijke herziening van de nucleaire theorie en laat zien dat er nog veel te ontdekken valt in het mysterieuze binnenste van het atoom.
Een spannende tijd voor kernfysica
De ontdekking van 188At komt op een moment dat de wetenschappelijke gemeenschap wereldwijd actief jaagt op nieuwe, extreme vormen van materie. Eerder rapporteerde het STAR-samenwerkingsverband bij de Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) nog de zwaarste antimateriekern ooit gemeten.
Wat deze ontdekkingen gemeen hebben? Ze verschuiven de grenzen van wat we weten over materie — en suggereren dat het atoom nog lang niet al zijn geheimen prijs heeft gegeven.
