Atomic Heritage Foundation har nylig mottatt en historisk video som viser noen av de berømte forskerne som ledet løpet for å oppdage nye kjemiske elementer. Videoen viser oppdagelsen av mendelevium, eller element 101. Produsert og fortalt Av Claude Lyneis, en pensjonert fysiker Ved Lawrence Berkeley National Laboratory, fremhever videoen verktøyene og teknikkene som brukes av forskerne i deres spennende funn. Klikk her eller bla ned for å se videoen.
Søket Etter Transuraniske Elementer
Forskere har latt etter nye elementer i hundrevis av år. Da Dmitrij Mendelejev organiserte de kjente elementene i henhold til et periodisk eller gjentatt system på 1860-tallet, var det hull, elementer som ennå ikke var kjent, men med egenskaper som kunne forutsies av deres forhold til å lukke kjemiske naboer. Mendeleevs bord har siden blitt utvidet til å inkludere nye elementer utover De Som Mendeleev postulerte. Slike elementer inkluderer uran, plutonium og mendelevium.
Uran har et av de høyeste atomnumrene, 92, av noe naturlig forekommende element på jorden. Elementer utover uran, de transuranske elementene, eksisterte på jorden etter dannelsen, men deres kortere halveringstid har ført til at de forsvinner over tid. Oppdagelsen av de transuranske elementene skjedde således i laboratoriet. Mens spor av to transuraniske elementer-neptunium og plutonium – har blitt oppdaget i naturen, ble begge syntetisert før de ble funnet å forekomme naturlig.
Dmitrij Mendelejev
de første forsøkene på å produsere disse transuraniske elementene begynte Med Enrico Fermi, Emilio Segrè og deres kolleger i Roma. I 1934, kort tid etter at nøytronet ble oppdaget Av James Chadwick, Brukte Fermi og hans kolleger nøytroner til å bombardere uran, hvoretter de observerte nye radioaktive produkter. Først trodde de at disse var nye elementer. Imidlertid indikerte eksperimenter Av Otto Hahn og Fritz Strassmann at de var isotoper av mindre, tidligere kjente elementer, som følge av splittelsen av urankjernen. Disse forsøkene innledet atomalderen, og for en stund skiftet fysikernes fokus til å studere dette nyoppdagede fenomenet fisjon.
de transuranske elementene ble syntetisert ved hjelp av samme generelle metode Fermi og Segrè som ble brukt i deres eksperimenter tidlig på 1930-tallet. Når en mindre partikkel kolliderer med en tung kjerne, kan kjernen bryte fra hverandre i mindre stykker, en prosess som kalles fisjon, eller de to legemene kan smelte sammen for å danne et tyngre element. Kollisjonene av partikler med høye hastigheter har ført til oppdagelsen av et stort antall tunge elementer. Dette er imidlertid ikke en enkel oppgave. Det tok nye teknikker og materialer, og mye flaks, å først syntetisere disse elementene.
Oppdagelsen Av Mendelevium
I deres kapittel skrevet For Den Nye Kjemi, Glenn T. Seaborg og Walter D. Loveland beskrev oppdagelsen av mendelevium som «en av de mest dramatiske i sekvensen av synteser av transuranelementer.»Spesielt» Var Det det første tilfellet der et nytt element ble produsert og identifisert ett atom om gangen.»
Mendeleviums oppdagelse begynte med et slag, eller mer spesifikt med en eksplosjon I Sør-Stillehavet. I 1952 ble Den første termonukleære enheten, Ivy Mike, droppet På Eniwetok-atollen, en ti-megatonblast som sendte en radioaktiv sky over 130.000 fot i luften. Prøver av den skyen ble tatt til laboratorier i Usa, hvor to nye elementer ble oppdaget blant ruskene-elementene 99 og 100, senere kalt einsteinium og fermium, henholdsvis.
disse funnene ble gjort i midten av en annen kjernefysisk rase utfolder seg i midten av det tjuende århundre, en å oppdage nye elementer. I Usa ble de ledende forskerne konsentrert ved Radiation Laboratory Ved University Of California, Berkeley, under Ledelse Av Ernest Lawrence. Ved hjelp Av Lawrences 60-tommers syklotron løp forskerne for å finne bevis for nye elementer. Disse nye elementene, håpet de, ville låse opp atomets hemmeligheter og åpne opp nye forskningsområder, som oppdagelsen av plutonium gjorde i 1940.
Ved å Bruke en milliard atomer einsteinium-253 dannet i En reaktor I Idaho ved bestråling av plutonium med nøytroner, utviklet teamet av forskere—som Inkluderte Albert Ghiorso, Stanley G. Thompson, Bernard G. Harvey, Gregory R. Choppin og Seaborg—en plan for å produsere et nytt element, element 101. For det første ble atomene av einsteinium spredt på en tynn gullfolie. Siden einsteinium har en halveringstid på omtrent tre uker, hadde forskerne bare omtrent en uke etter å ha mottatt elementet for å utføre sine eksperimenter.
Samle gullfolien som inneholder spor av mendelevium.
Da Ghiorso beregnet omtrentlig antall atomer av element 101 som ville bli opprettet da gullfolien ble bombardert med alfa partikler, fant Han tallet til å være mye mindre enn han hadde håpet. Ifølge ghiorsos beregninger ville bare omtrent ett atom av det nye elementet 101 bli opprettet for hver tredje time gullfolien ble bombardert av alfa partikler.
for å skille den ufattelig små mengden av det nye elementet som ville bli produsert i forsøket, satte forskerne opp et andre stykke gullfolie bak den første for å fange atomene som ville bli slått løs av virkningen av alfa partiklene. Dette stykket folie ble rushed opp bakken fra syklotronen til Rad Lab, hvor den ble oppløst og analysert. Halveringstiden til element 101 var på rekkefølgen av timer, så det var et løp for å oppdage det nye elementet før det forsvant igjen.
i de tidlige morgentimene 19. februar 1955 så forskerne fem fisjonstall, et produkt av splitting plukket opp av en av de mange detektorer, karakteristisk for element 101, og åtte fra element 100, fermium. Dette var det avgjørende beviset de trengte; element 101 var ukjent ikke mer. Oppdagelsen av det tyngste atom som da var kjent, ble annonsert i slutten av April 1955. I en pressemelding utstedt av universitetet, den spennende natur oppdagelsen ble fremhevet: «Atomene i det nye elementet kan ha vært de sjeldneste enhetene av materie som har eksistert på jorden i nesten 5 milliarder år…de 17 atomene i det nye elementet forfalt selvfølgelig, og det» nye » elementet er for den nåværende utdøde igjen. Forskerne publiserte sin oppdagelse i juni 1955-utgaven Av Physical Review Letters, og kalte sitt element «mendelevium» til ære For Dmitri Mendeleev og hans periodiske bord.
i 1967 ble en ny isotop av mendelevium oppdaget, som på den tiden tok over som det tyngste atom kjent for forskere. Det som var mer spennende var imidlertid isotopens halveringstid: Mendelevium-258 ville vare i laboratoriet i flere måneder, noe som dramatisk økte mulighetene for videre studier av tunge elementer og deres egenskaper. Av potensialet til andre tunge elementer med lange halveringstider, Sa Seaborg :» de vil legge umåtelig til vår grunnleggende forståelse av kjernefysisk struktur. Jeg vet ennå ikke hva det vil bety i praksis, men vi visste ikke hva plutonium ville være bra for når oppdaget år siden, og nå er det å drive skip.»Det er seksten kjente isotoper av mendelevium.
Videoen
Ghiorsos supercharged VW Bug kjører prøven til Rad Lab.
En del av 18 minutters opptak skutt AV KQED, en offentlig kringkastingsstasjon I Nord-California, viser videoen oppdagelsen av mendelevium som reenacted av noen av de samme forskerne som utførte forsøkene. Videoen viser dramatisk ferdighetene og hastigheten som kreves for å syntetisere det nye elementet, og den dramatiske turen fra syklotronen til Rad Lab i Ghiorsos supercharged VW Bug.
disse teknikkene satte Berkeley-teamet i forkant av elementær oppdagelse. Arbeidet Til Seaborg og Ghiorso førte til oppdagelsen av over et dusin nye elementer, og bidro til å utvide og endre formen på det periodiske bordet, legge til og fylle ut det som nå er actinide-serien. Mens opptakene kan ha blitt opprinnelig skutt for en dokumentar om Eksperimentelle teknikker I Rad Lab, om opptakene ble noen gang utgitt før Mr. Lyneis ‘ oppdagelse er ikke kjent.
videoen ble funnet Av Lyneis, en tidligere Direktør For Drift og Utvikling Ved Berkeley lab hvor forsøkene ble utført, i en boks med filmer på vei mot søppelet. Lyneis redigerte videoen for å legge til lydeffekter og fortellerstemme, og forklarte teknikkene Som Ghiorso og hans kolleger brukte for over seksti år siden. Boksen inneholdt også et opptak av 25th anniversary celebration På Hanford, Som Lyneis også donert Til Atomic Heritage Foundation og kan ses her.
Fra 2016 er det ikke lenger noen hull i de første syv radene i det periodiske bordet. Fremtidig ekspansjon er fortsatt usikker, men søket etter nye elementer fortsetter fortsatt til denne dagen. Atomic Heritage Foundation er takknemlig For Dr. Lyneis for hans arbeid og forklaringer på denne revolusjonerende oppdagelsen.