Khám phá bí mật của nguyên tố Plutonium
Các nhà nghiên cứu ở Rutgers, Đại học bang New Jersey đã vừa vén lên những bí mật về đặc tính hoá học và vật lý của nguyên tố plutonium nổi tiếng.
Trong một công trình đăng trên Nature, nhóm nghiên cứu đã báo cáo rằng, các electron hoá trị trong kim loại plutonium rắn luôn thăng giáng rất nhanh giữa các orbital khác nhau của nguyên tử. Điều đó trái với khẳng định của các lý thuyết trước đây cho rằng có một số xác định các electron hoá trị trên những orbital này.
Khám phá của nhóm Rutgers giúp giải thích một số đặc trưng khó hiểu của plutonium: không giống nhiều kim loại, plutonium không có từ tính và cũng không phải là chất dẫn điện tốt, thể tích của nó thay đổi nhiều một cách bất thường khi thay đổi nhiệt độ và áp suất.
Những khám phá này ngoài ý nghĩa giải thích khoa học còn có khả năng giúp các nhà khoa học tạo ra những vật liệu hạt nhân an toàn hơn phục vụ công nghiệp, năng lượng và y tế.
"Một lý thuyết cho phép sự thăng giáng thất thường của các electron hoá trị ở đây có thể dùng để giải thích rất tốt các tính chất được quan sát trong phòng thí nghiệm," Kristjan Haule ở Rutgers nói. Ông cũng chỉ ra những kết quả mới nhận được từ phổ hấp thụ tia X và phổ hụt năng lượng điện tử. "Thêm vào đó, lý thuyết còn tiên đoán chính xác tính chất hai nguyên tố láng giềng của plutonium là americium và curium. Chúng có cấu trúc nguyên tử tương tự nhau nhưng lại khác nhau nhiều về các tính chất điện và từ."
Lý thuyết mới này là sự kết hợp rất hiệu quả của hai lý thuyết hiện có: Lý thuyết gần đúng mật độ địa phương và lý thuyết trường trung bình động học. Nếu làm ăn riêng rẽ, mỗi lý thuyết này sẽ không thể mô tả được tất cả các tính chất vật lý được quan sát của plutonium.
Công trình đăng trên Nature của Rutgers còn có tầm quan trọng củng cố thêm các phương pháp nghiên cứu những vật liệu phức tạp của các nguyên tố láng giềng với plutonium. Chúng chủ yếu là những kim loại phóng xạ và đất hiếm, có tính chất điện và từ phụ thuộc vào các electron orbital f. Chúng được coi là những ví dụ cho loại vật liệu tương quan mạnh, có nhiều đặc điểm phức tạp và bất thường.
(nguồn Rutgers, Vật lý Việt Nam)
