Các nhà khoa học Nhật Bản vinh dự đặt tên nguyên tố 113

Các nhà khoa học Nhật Bản vừa được IUPAC (Liên hiệp Hóa học Thuần túy và Ứng dụng Quốc tế) trao cho vinh dự đặt tên cho nguyên tố 113.

Đầu năm 2016, một nhóm khoa học thuộc trung tâm nghiên cứu RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science tại Nhật Bản cho biết: International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC: Liên hiệp Hóa học Thuần túy và Ứng dụng Quốc tế) đã thông báo rằng họ sẽ có vinh dự đặt tên nguyên tố 113. Tin tức này đến sau 12 năm sau khi nhóm RIKEN tiến hành tổng hợp nguyên tố này lần đầu tiên từ phòng thí nghiệm và 3 năm sau khi họ chứng minh được chuỗi phân rã của nguyên tố này. Đây sẽ là nguyên tố đầu tiên trong hệ tuần hoàn được đặt tên bởi một tổ chức nghiên cứu Châu Á.

"Với các nhà khoa học, đây là một giá trị lớn hơn nhiều so với một huy chương vàng Olympic", Ryoji Noyori, cựu chủ tịch RIKEN và là người từng đoạt giải Nobel Hóa học cho biết.

Nguyên tố 113, tạm gọi là ununtri (tiếng La Tinh có nghĩa là "một một ba") là một nguyên tố phóng xạ cao không thể tìm thấy trực tiếp trong tự nhiên mà phải thông qua hoạt động tổng hợp. Có thể tìm thấy ununtri ở khoảng giữa các nguyên tố copernicium và flerovium.

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại RIKEN do Kosuke Morita bắt đầu nghiên cứu tổng hợp ununtri từ năm 2003 bằng cách sử dụng một máy gia tốc tuyến tính để bắn phá các ion kẽm di động với tốc độ khoảng 10 phần trăm tốc độ ánh sáng. Ý tưởng là nếu họ bắn phá đủ thời gian, một số hạt nhân phân tử kẽm sẽ phân rã và người ta sẽ thu được nguyên tố thứ 113. Mặc dù ý tưởng này khả thi về mặt lý thuyết nhưng trên thực tế để tạo ra nguyên tố thứ 113 là khó khăn hơn rất nhiều bởi vì chu kỳ bán rã của nguyên tố đồng vị 113 được sản xuất bởi RIKEN chỉ khoảng 1/1000 giây.

Một nhóm khoa học thuộc trung tâm nghiên cứu RIKEN có vinh dự được đặt tên cho nguyên tố thứ 113.

Nhóm RIKEN tổng hợp nguyên tử đầu tiên của nguyên tố 113 vào tháng Bảy năm 2004, chỉ 10 tháng sau khi họ bắt đầu chương trình nghiên cứu của mình. Vào tháng 4 năm 2015, nhóm đã tổng hợp được nguyên tử thứ 2 của nguyên tố 113 theo cùng một cách mà họ đã làm với nguyên tử thứ nhất. Tuy nhiên, theo báo cáo của nhóm chuyên gia làm việc chung với RIKEN (đến từ IUPAC) năm 2011 thì thời điểm đó chưa có đủ bằng chứng về sự tồn tại của nguyên tố 113 vì còn thiếu vắng các kết nối vững chắc giữa các nguyên tử này.

Điều này phù hợp với những tài liệu nghiên cứu của IUPAC kể từ đầu những năm 90 của thế kỷ trước, trong đó nêu ra nhiều tiêu chí phức tạp cần được đáp ứng để được công nhận là đã phát hiện ra một nguyên tố mới.

Tuy nhiên, nhóm RIKEN cũng đã đạt được những thành công bước đầu. Một số phòng thí nghiệm khác trên thế giới cũng đang tiến hành tổng hợp ra nguyên tố 113, điển hình trong số đó là Lawrence Livermore National Laboratory của Mỹ và Joint Institute for Nuclear Research (ở Dubna) của Nga. Nhóm nghiên cứu ở Dubna đã tuyên bố tổng hợp thành công nguyên tố 113 vào năm 2003 và công bố kết quả ban đầu với sự hợp tác của phòng thí nghiệm Livermore vào đầu năm 2004. Nhóm đã phát hiện ra nguyên tố 113 phân rã từ nguyên tố 115, một yếu tố mới mà họ đã tổng hợp năm 2003.

Kết quả hợp tác giữa hai phòng thí nghiệm này cũng bị IUPAC từ chối theo cùng cách với RIKEN. Từ đó hình thành một cuộc đua giữa các nhóm nghiên cứu để chứng minh một chuỗi phân rã alpha đầy đủ hơn cho nguyên tố 113, ai là người đầu tiên thành công sẽ có vinh sự đặt tên cho nguyên tố mới này. Tuy nhiên, bất chấp những kết quả bước đầu đầy hứa hẹn của cả RIKEN và liên minh Dubna-Livermore, phải mất một thời gian khá lâu sau đó người ta mới thành công trong việc tạo ra chứng cứ thuyết phục cho sự tồn tại của nguyên tố 113 với một chuỗi phân rã thích hợp.

"Trong hơn bảy năm, chúng tôi tiếp tục tìm kiếm các dữ liệu kết luận xác định nguyên tố 113 nhưng không tìm thấy một điều gì khác. Nhưng tôi không có ý định từ bỏ, may mắn sẽ lại mỉm cười với chung tôi một lần nữa", Morita nói.

Sau đó, vào tháng 8 năm 2012, nhóm RIKEN thấy chuỗi phân rã họ đang tìm kiếm. Sau khi các hạt nhân kẽm và bismuth hợp nhất, nguyên tử của nguyên tố 113 là kết quả trải qua 4 chuỗi alpha ban đầu phân rã nhưng thay vì trải qua phân hạch tự phát tại thời điểm đó (như đã xảy ra trong các thí nghiệm năm 2004 và 2005) các dubinium-262 (phần 105) là kết quả từ sự phân rã alpha sẽ tiếp tục phân hủy thành lawrenci-258 (phần 103) và cuối cùng trở thành mendelevi-254 (phần 101). Đây là bằng chứng mà nhóm RIKEN dùng chứng minh rằng mình đã tổng hợp thành công nguyên tố 113 từ kết quả của một chuỗi phân rã.

Kết quả này đã được IUPAC công nhận và RIKEN sẽ vinh dự được đặt tên cho nguyên tố 113 trên hệ thống tuần hoàn. Mặc dù nhóm Dubna-Livermore cũng đã đạt được một số thành quả nhưng theo thông báo mới nhất của IUPAC thì nhóm này sẽ được công nhận để đặt tên cho nguyên tố 118 bên cạnh việc chia sẻ quyền đặt tên nguyên tố 115 và 117 với phòng thí nghiệm Oak Ridge National Laboratory của Mỹ.

Morita vẫn chưa quyết định về tên chính thức của nguyên tố 113, mặc dù ông cũng nghĩ đến một cái tên là Japonium. Theo Morita, sau thành công với nguyên tố 113, nhóm của ông vẫn tiếp tục công việc nghiên cứu của mình.

"Bây giờ chúng tôi đã chứng minh một cách thuyết phục về sự tồn tại của nguyên tố 113, chúng tôi có kế hoạch nghiên cứu nguyên tố 119 và xa hơn nữa. Chúng tôi muốn kiểm tra các nguyên tố thuộc hàng thứ 7 và thứ 8 của bảng tuần hoàn vào một ngày nào đó để tạo ra một bảng tuần hoàn hoàn chỉnh", ông cho biết.