Tranh đua giành quyền đặt tên nguyên tố 113

Bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học (viết tắt BTHNT) còn gọi là Bảng Mendeleev. Cho đến nay BTHNT kéo dài đến ô thứ 118, tức đã có 118 nguyên tố hoá học đã được phát hiện.

Trong số đó, cho đến thời điểm hiện nay, còn 4 nguyên tố, dù có thể xem như đã được tìm thấy, nhưng chủ nhân của phát minh chưa được xác nhận và chưa được đặt tên. Đó là các nguyên tố 113, 115, 117 và 118.

Và nguyên tố 113 được chờ đợi xem xét trước hết và hy vọng sẽ sớm nhận được tên gọi chính thức. Đến nay 113 chỉ có một tên gọi tạm thời là Ununtrium và ký hiệu hoá học cũng tạm thời là Uut.

Quyền phát minh sẽ thuộc về tay ai và ai sẽ được giao quyền đề xuất tên gọi chính thức cho nguyên tố này? Cuộc cạnh tranh đang diễn ra gây cấn, cân tài cân sức giữa các ê-kíp khoa học thuộc các nước lớn, nước giàu như Nga, Mỹ và Nhật.

Các “lão làng” đến từ Nga-Mỹ

Thông tin về việc tạo được hạt nhân 113 đầu tiên tiết lộ vào tháng 8 năm 2003, sau đó công bố vào ngày 1/2/2004 bởi ê-kíp khoa học quốc tế phối hợp giữa hai trung tâm khoa học nổi tiếng, một ở thành phố Dubna, Nga (Phòng thí nghiệm Phản ứng Hạt nhân mang tên Flerov FLNR) và một ở thành phố Livermore, Mỹ (Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence LLNL).
Theo công bố trên, các hạt nhân 113 không trực tiếp được tạo thành mà chỉ được sinh ra như là sản phẩm phân rã anpha của hạt nhân 115 (tên tạm thời là Ununpentium). Hạt nhân mẹ này thu được trong thí nghiệm tiến hành trên máy gia tốc ion nặng U400 ở Dubna bằng cách bắn chùm hạt Calcium Ca(Z=20, A=48) lên tấm bia Americium Am(95, 243). Theo nguyên lý, hạt nhân được tạo thành có số điện tích Z=20+95=115, tức hạt nhân Uup(Z=115, A=288) với 3 hạt neutron bay ra:

Am(95, 243) + Ca(20, 48) → Uup(115, 288) + 3n

Hạt nhân 115 được tạo thành không bền, gần như lập tức phân rã bằng cách phát ra hạt alpha (Z=2, A=4) để thành hạt nhân con 113 Uut(Z=113, A=284):

Uup(115, 288) → Uut(113, 284) + α(2, 4)

Tương tự, trong thí nghiệm cũng có thể xảy ra cả phản ứng tạo thành hạt nhân 115 Unp (115,287) và 4 hạt neutron bay ra, rồi cũng lập tức phân rã alpha để tạo thành hạt nhân con 113 Unt(113, 283).

Nhóm hợp tác Dubna-Livermore tuyên bố chính thức và mạnh mẽ hơn về phát minh nguyên tố 113 Unt của mình sau khi tiến hành các thí nghiệm hoá học bổ sung (vào tháng 6/2004 và tháng 12/2005) nhằm xác định hạt nhân sản phẩm Dubnium Db268 sinh ra sau một dãy phân rã alpha liên tiếp từ hạt nhân mẹ Uut(113, 284):

Uut(113,284) → Rg(111,280) + α → Mt(109,276) + α → Bh(107,272) + α → Db(105,268)…

Tuy vậy, trong năm 2011, nhóm chuyên gia của hai tổ chức chuyên môn quốc tế có quyền lực cao nhất về hoá học IUPAC và vật lý IUPAP đã thông báo không công nhận phát minh nguyên tố 113 (và dĩ nhiên cả nguyên tố 115) của ê-kíp Dubna-Livermore vì lý do chưa đủ độ tin cậy cần thiết.

Sức trẻ RIKEN của Nhật Bản

Khác với các “cây đại thụ” Nga, Mỹ và Đức có bề dày lâu năm trong lĩnh vực nghiên cứu các nguyên tố siêu nặng và phát minh các nguyên tố mới, các nhà nghiên cứu Nhật ở Viện Nghiên cứu Hóa Lý RIKEN , một trung tâm khoa học nổi tiếng ở Wako, gần Tokyo, nước Nhật, là những “chiến binh trẻ”.

Họ gia nhập “câu lạc bộ” nghiên cứu hạt nhân siêu nặng với những kết quả nghiên cứu chế tạo hạt nhân mới 113.

Ngay sau những công bố đầu tiên của ê-kíp Dubna-Livermore, các nhà nghiên cứu Nhật Bản ngày 23/7/2004, trên máy gia tốc của mình, đã tiến hành thí nghiệm bắn chùm ion kẽm Zn(30,70) vào bia Bismuth Bi(83,209) và ghi được một nguyên tử 113 đầu tiên, duy nhất là Unut(113,278) kèm theo 1 hạt neutron bay ra.

Tiếp đến, ngày 2/4/2005 nhóm RIKEN lại báo tin mới, đã thu được một nguyên tử 113 thứ hai, mặc dù nhiều số liệu ghi được khó có thể giải thích thỏa đáng. Có lẽ vì vậy, nhóm chuyên gia của IUPAC/IUPAP trong thông báo năm 2011 đã không chấp nhận các sản phẩm thu được của nhóm nghiên cứu Nhật ở RIKEN như là một phát minh nguyên tố mới, cùng lúc từ chối các kết quả thu được của nhóm khoa học Dubna-Livermore ở Dubna.

Sau 9 năm kiên trì nghiên cứu, gần đây nhất, vào ngày 12/8/2012, RIKEN đã công bố thu được một nguyên tử 113 mới Uut(113,278) kèm theo một dãy liên tiếp 6 phân rã alpha đã ghi nhận được:

Uut(113,278) → Rg(111,274) + α → Mt(109,270) + α → Bh(107,266) + α → Db(105,262) + α → Lr(103,258) + α → Md(101,254) + α

Dãy phân rã alpha này khác với những kết quả thu được trước đây của họ. Lần trước, họ nhận dạng sản phẩm Dubnium Db262 chỉ qua hiện tượng tự phân hạch mà không phát hiện được một tính chất đã biết trước đây của Db262 là phân rã alpha.

Giờ đây, với số liệu bổ sung mới thu được về sự phân rã alpha của Db262, ê-kíp nghiên cứu RIKEN tỏ ra tin tưởng vào chiến thắng chung cuộc trước các đối thủ đáng gờm ở Phòng thí nghiệm FLNR ở Dubna.

Nhưng mỗi ê-kíp đều có thế mạnh riêng và cũng có “gót chân Achelles” riêng.

Nhóm khoa học Dubma-Livermore công bố phát hiện hạt nhân 113 trước và số hạt nhân thu được nhiều hơn, nhưng hạt nhân 113 này không được tổng hợp trực tiếp mà chỉ là sản phẩm phân rã của hạt nhân 115.

Nhóm nghiên cứu RIKEN thu được trực tiếp hạt nhân 113 và quan sát đủ 6 đoạn của dãy phân rã alpha, nhưng số hạt nhân tạo ra lại quá ít (không quá con số 3) và công bố đầu tiên cũng muộn hơn đối thủ.

Trong cuộc tranh đua sát nút này, khó có sự đoán nhận xác đáng nếu không có đầy đủ chứng cứ khoa học chi tiết. Do đó, kết quả phán xét chung cuộc, ai là chủ nhân của phát minh và có quyền kiến nghị đặt tên cho nguyên tố mới 113, hãy đợi “các quan toà” khoa học có quyền hạn cao nhất. Đó là Hiệp hội Quốc tế Hoá học Cơ bản và Ứng dụng IUPAC và Hiệp hội Quốc tế Vật lý Cơ bản và Ứng dụng IUPAP .