Bảng tuần hoàn nguyên tố - những điều thú vị

Nguyên tố 106: Ngoại lệ lịch sử

Chi phí để chế tạo ra các nguyên tố siêu nặng, siêu uran trong phòng thí nghiệm rất cao, đòi hỏi thiết bị và công nghệ rất tinh vi, hiện đại và dĩ nhiên là đắt tiền, từ các tấm bia siêu tinh khiết, máy phân tách hạt nhân theo khối lượng; điện tích, đặc biệt là các cỗ máy gia tốc hiện đại nhất cho chùm hạt cường độ lớn, năng lượng cao và chính xác v.v…Vì vậy, mỗi nguyên tố mới được tìm thấy thường trải qua những đoạn đường đầy chông gai, có giá thành không nhỏ. Nhưng ý nghĩa khoa học cũng rất to lớn. Và các tác giả phát minh cũng nhận được sự tôn vinh xứng đáng.

Có những trường hợp sự tôn vinh vượt ra ngoài thông lệ bình thường, đó là trường hợp của nguyên tố 106. Nguyên tố 106 được phát minh từ năm 1974, nhưng cuộc tranh cãi bản quyền kéo dài đến 20 năm giữa hai trung tâm khoa học hàng đầu thế giới, giữa Phòng thí nghiệm quốc gia Berkley (Mỹ) và Viện Liên hiệp Nghiên cứu Hạt nhân (VLHNCHN, ở Dupna, Nga), giữa nhóm nghiên cứu Gleen Seaborg và nhóm Flerov - Oganhisian. Đến năm 1993 cuộc tranh cãi mới ngã ngũ với phần thắng nghiêng về nhóm Berkley.

Nhưng việc đặt tên không vì thế mà dễ dàng. Tám thành viên trong nhóm nghiên cứu Berkley không thống nhất nhau, họ đề xuất một bảng danh sách dài, từ những danh nhân khoa học và văn hoá - Newton, Edison, Leonardo da Vinci, Ferdinad Magellan, đến tổng thống đầu tiên của Hoa kỳ George Washington, tên nước như Finland (tổ quốc của một thành viên trong nhóm), thậm chí cả tên nhân vật thần thoại như Ulysses.

Ngôi sao bùng nổ, nơi tạo thành các nguyên tố mới như Californium.

Cuối cùng tên người lãnh đạo nổi tiếng của họ - nhà khoa học nổi tiếng, Seaborg, tác giả của 10 nguyên tố mới được thống nhất lựa chọn. Hội Hoá học Mỹ (ACS) chấp nhận ngay, nhưng Hiệp hội Hoá Tinh khiết và Ứng dụng Quốc tế (IUPAC) lại đưa ra một nguyên tắc mới - không được đặt tên nguyên tố cho một người đang sống. IUPAC đề xuất tên khác là Rutherforium (Rf). ACS cực lực phản đối và đe doạ tẩy chay IUPAC. Cuối cùng, năm 1997, tại Geneve, cuộc họp của hội đồng IUPAC đã nhượng bộ và chấp nhận tên của nguyên tố 106 là Seaborgium.

Trong lịch sử, chỉ có 10 tên người được mang tên nguyên tố là: Curies (Cm-96), Einstein (Es-90), Fermi (Fm-100), Mendeleev (Md-101), Nobelium (No-102), Lawrence (Lw-103), Rutherford (Rf-104), Seaborg (Sg-106), Bohr (Bh-107), Meitner (Mt-107). Nhưng, đặc biệt, chỉ mỗi Glenn Theodore Seaborg là một ngoại lệ lịch sử, người đầu tiên trên thế giới còn sống được mang tên một nguyên tố hoá học.

Nguyên tố 118: số phận long đong

Trái với vinh quang của nguyên tố 106, con đường tìm kiếm nguyên tố 118 cũng quá chông gai và số phận những người săn tìm 118cũng là bi kịch.

Từ mùa xuân 1999, nhóm Berkley mà tác giả chính là Victor Nivov đã đưa ra thông báo tổng hợp được 2 nguyên tố siêu uran 116 và 118. Tuyên bố này thực sự làm cho dư luận sửng sốt và nghi ngờ. Đầu tiên, vì kết quả thí nghiệm khác xa với tính toán lý thuyết. 

Trước sự phản bác mạnh mẽ của các nhóm khoa học gia trên thế giới, nhóm Berkley phải làm lại thí nghiệm và điều rủi ro là chính họ cũng không thể lặp lại kết quả đã công bố của mình. Đồng thời, trên các máy gia tốc tiên tiến ở Darmastadt và RIKEN, trên máy gia tốc GANIL của Pháp, cũng lần lượt làm thí nghiệm kiểm tra. Tất cả đều cho câu trả lời phủ định.

Nhiều nhà khoa học trên thế giới lên tiếng yêu cầu Berkley một thái độ dũng cảm công nhận sai lầm của mình. Trong tình thế đó, các nhà khoa học Bekley phải tiến hành phân tích lại, bằng nhiều cách độc lập, toàn bộ số liệu thí nghiệm thu năm 1999 của mình và kiểm tra các chương trình máy tính đã dùng để tính toán. Kết quả cuối cùng chứng tỏ rằng năm 1999 đã không tổng hợp được nguyên tố siêu nặng 118 và cả nguyên tố 116 là sản phẩm phân rã của 118. Các kết quả công bố trước đây là nguỵ tạo. Nhóm Berkley đã chính thức xin rút lui bản công bố đó. Và tác giả chính của phát minh “ảo” nói trên, Victor Nivov, phải nhận kỷ luật nặng, buộc thôi việc.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân tạo thành nguyên tố mới nhất 118

Như vậy, năm 1999 là năm sinh “hụt” của nguyên tố 118. Nhưng ý tưởng tìm kiếm 118 vẫn không từ bỏ.

5 năm sau, hai tập thể khoa học quốc tế nổi tiếng - Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore và Viện LHNCHN Dupna, cộng tác với nhau nghiên cứu tìm kiếm nguyên tố mới 118. Thí nghiệm tiến hành ở Dupna, từ tháng 2 đến tháng 7 năm 2005, trên máy gia tốc U400 cyclotron, bắn chùm ion Calcium gia tốc vào bia Californium. Kết quả thí nghiệm chứng tỏ: 3 hạt nhân 118 đã được tổng hợp. Thành công đó được công bố trên tạp chí nổi tiếng Physical Review C vào tháng 10 năm 2006. Như vậy, cuối cùng nguyên tố siêu nặng, siêu uran mới - nguyên tố thứ 118 đã được tìm thấy.

Cũng cần bổ sung thêm rằng, hai tập thể khoa học Dupna - Livermore, trước đó, đã thành công trong việc tổng hợp các nguyên tố mới 113, 114, 115 và 116.

Quá trình đi đến công nhận phát minh nguyên tố 118, chắc hẳn cần một thời gian để thẩm định kết quả thí nghiệm bởi các phòng thí nghiệm khác nhau, đề xuất đặt tên v.v…và cuối cùng là cuộc bỏ phiếu chấp thuận của tổ chức có thẩm quyền - Hiệp hội Hóa Tinh khiết và Ứng dụng Quốc tế  IUPAC.

Hy vọng lần này, nguyên tố 118 thực sự đã được khai sinh và bảng THNT thực sự được kéo dài đến ô thứ 118. Hành trình săn lùng nguyên tố mới, đi tìm “đảo bền” trong bảng THNT vẫn tiếp tục đi về phía trước.