Con đường đi tìm các nguyên tố siêu nặng

(Hóa học ngày nay-H2N2)-Không dừng chân tại các nguyên tố đã có, các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục con đường hoàn thiện Bảng tuần hoàn hoá học (BTH). Các nhà khoa học thuộc lĩnh vực hoá học, vật liệu học và khoa học đời sống ở Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (LLNL), hợp tác với các nhà nghiên cứu đến từ Dubna, Viện hợp tác nghiên cứu hạt nhân (JINR – Joint Institute for Nuclear Research) ở Nga, đã cùng khám phá ra nguyên tố thứ 118, một nguyên tố mới nhất với khối lượng phân tử rất lớn.

Vào giữa tháng 2 và tháng 6 năm 2005, các nhà nghiên cứu đã thực hiện nhiều thí nghiệm với thiết bị JINR U400 cyclotron, và quan sát sự phân huỷ của chuỗi nguyên tử cấu tạo bởi nguyên tố thứ 118. Ở những chuỗi nguyên tử đang phân rã này, nguyên tố thứ 118 phân huỷ bởi các hạt alpha sẽ tạo ra nguyên tố thứ 116.

Kết quả chuỗi thí nghiệm nghiên cứu công bố vào tháng 10 năm 2006 trên Tạp chí Physical Review C. Thí nghiệm đã cho ra 3 nguyên tử của nguyên tố thứ 118 khi bắn ion canxi vào nguyên tố phóng xạ californium. Sau đó, nhóm nghiên cứu quan sát sự phá huỷ chuỗi nguyên tử do hạt alpha thì thấy nguyên tố thứ 118 phân ra đến nguyên tố 116 và đến nguyên tố thứ 114. Trong các cuộc thí nghiệm trước đây, nhóm hợp tác nghiên cứu Livermore – Dubna đã tạo ra chất đồng vị tương tự nguyên tố thứ 116.

Qua cuộc nghiên cứu này, nhóm hợp tác nghiên cứu Livermore – Dubna đã khám phá ra được 5 nguyên tố mới (nguyên tố thứ 113, 114, 115, 116 và 118).

Ken Moody, người dẫn đầu nhóm Livermore, nói: “Tính chất khi phân huỷ của tất cả các chất đồng vị mà chúng ta đã khám phá cho đến nay đã thêm vào danh sách các “nguyên tố bền”; điều này cho thấy rằng chúng ta có thể may mắn thành công nếu chúng ta cố gắng tiếp tục nỗ lực nghiên cứu hơn nữa”.

Thuật ngữ “nguyên tố bền” – “Island of Stability” xuất phát từ vật lý hạt nhân diễn tả khả năng có thể cân bằng ổn định số lượng proton và neutron của các nguyên tố. Điều này cho phép các chất đồng vị của nhiều nguyên tố transuranic (là nguyên tố có số lượng nguyên tử lớn hơn 92) có thể ổn định bền hơn so với các nguyên tố khác, và do đó phân huỷ chậm hơn.

Nguyên tố thứ 118 được kỳ vọng là một chất khí quý hiếm đứng ngay phía dưới radon trong bảng tuần hoàn các nguyên tố.

Moody nói: “Có khoảng 90 nguyên tố hoá học, và thật là tuyệt vời khi chúng ta có thể tìm hiểu học hỏi bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học hơn nữa. Qua đó, chúng ta hiểu sự tồn tại và cấu tạo của thế giới này”.

Các thành viên trong nhóm Livermore gồm: Moody, Dawn Shaughnessy, Mark Stoyer, Nancy Stoyer, Philip Wilk, Jacqueline Kenneally, Jerry Landrum, John Wild, Ron Lougheed và cựu nhân viên Joshua Patin.

Giám đốc Hiệp hội Hoá học, Vật liệu và Khoa học đời sống – Chemistry, Materials and Life Science Associate – Tomas Diaz de la Rubia nói: “Điều này hoàn toàn là một bước đột phá trong lĩnh vực khoa học. Chúng ta đã khám phá ra một nguyên tố mới cho ta những hiểu biết sâu sắc các tính chất của vũ trụ. Đối với các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu thì đây là một bản di chúc mạnh mẽ và có giá trị đối với Khoa học kỹ thuật tại phòng thí nghiệm này”.

Kể từ khi thành lập 1952, Phòng thí nghiệm Livermore đã khám phá ra nhiều nguyên tố nặng. Trong những năm qua, nhờ được sự cung cấp các vật liệu đặc biệt để làm thí nghiệm, nhóm nghiên cứu ở đây đã gặt hái nhiều thành công trong việc khám phá ra các nguyên tố mới. Năm 1999 và 2001, phòng thí nghiệm thông báo đã phát hiện lần lượt các nguyên tố 114 và 116. Năm 2004, nhóm hợp tác nghiên cứu Livermore – Dubna tiến hành khảo sát nguyên tố 113 và 115.

Trong tương lai, nhóm hợp tác nghiên cứu LLNL – Dubna sẽ tiếp tục bổ sung thêm nhiều nguyên tố trong bảng các “nguyên tố bền”. Năm 2007, nhóm nghiên cứu triển khai tìm kiếm nguyên tố thứ 120 bằng cách bắn phá Plutonium vào chất đồng vị của sắt.

Mark Stoyer nói: “Sẽ tiếp tục tìm kiếm các nguyên tố mới trong nhóm các nguyên tố nặng cho đến giới hạn bền của hạt nhân. Hy vọng sẽ tìm ra giới hạn đó”.

Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore thuộc Đại học California, Bộ Quản lý Năng lượng An toàn Hạt nhân Quốc gia Mỹ được thành lập năm 1952, có nhiệm vụ nghiên cứu bảo đảm an toàn quốc gia và ứng dụng các khoa học kỹ thuật vào những vấn đề quan trọng.

Hiện nay các nguyên tố 113, 114, 115, 116 và 118 được tạm đặt tên theo số thứ tự nguyên tử, hay số proton mà chúng có, ununtrium (113), ununquadium (114), ununpentium (115), ununnhexium (116, ununoctium (118). Tổ chức hoá học ứng dụng và tính chất quốc tế (IUPAC) sẽ đặt lại tên cho chúng sau khi phát hiện này được công nhận độc lập.

Theo Hoá học & Ứng dụng