Keista Priežastis Plutonis Neveikia Kaip Kiti Metalai

{h1}

Mokslininkai nustatė, kad trūksta plutonio magnio, o netikras jo elektronų elgesys gali paaiškinti, kodėl metalas neveikia kaip kiti periodinės lentelės metalai.

Plutonis yra metalas, tačiau jis neprilips prie magneto, daugelį dešimtmečių gluminantis mokslininkus. Dabar tyrėjai galėjo rasti šį „trūkstamą magnetizmą“.

Slėptuvė? Elektronus, kurie supa kiekvieną plutonio atomą, randa grupė, kuriai vadovauja Marcas Janoschekas iš Los Alamoso nacionalinės laboratorijos.

Anot jų, atradimas gali lemti galimybę tiksliau numatyti ir sureguliuoti naujų medžiagų savybes. [Pradinis, mano brangusis: 8 elementai, kurių niekada negirdėjai]

Atominiai pagrindai

Elektronai sukasi aplink atomus lukštuose, dar vadinamus orbitalais. Kiekviena orbita turi tam tikrą maksimalų elektronų skaičių, kurį gali laikyti. Paprastuose metaluose elektronų skaičius atokiausioje orbitoje yra fiksuotas - pavyzdžiui, varis turi vieną elektroną, o geležis - du tame išoriniame apvalkale. Nesant jokios kitos prie atomo pridėtos energijos (pavyzdžiui, šilumos ar elektros), elektronai yra žemiausios energijos būsenoje, vadinamoje žemės būsenoje.

Norėdami išsiaiškinti, kaip plutonio elektronai atrodė šioje pagrindinėje būsenoje, Janoscheko komanda iš plutonio mėginio iššovė neutronų pluoštą. Neutronai ir elektronai turi magnetinius laukus, o tie laukai turi magnetinius momentus. Magnetinis momentas reiškia jėgos, reikalingos objekto suderinimui magnetiniame lauke, kiekį ir kryptį. Neutronų ir elektronų akimirkoms sąveikaujant, Janoscheko komanda pastebėjo savotišką elektronų įžeminimo būsenų parašą, kuris atskleidė elektronų skaičių išoriniame apvalkale.

Tuomet jie nustatė, kad plutonis išoriniame apvalkale gali turėti keturis, penkis ar šešis elektronus. Anksčiau mokslininkai, bandę paaiškinti nelygines elemento savybes, manė, kad skaičius buvo fiksuotas.

Bet tai nebuvo tai, ką parodė naujas tyrimas. „Jis svyruoja tarp trijų skirtingų konfigūracijų“, - teigė J. Janoschekas. "Tai yra visuose trijuose tuo pačiu metu".

Teorinis šios keistos padėties pagrindas buvo klojamas 2007 m., Kai Rutgerso universiteto fizikai sukūrė naują matematinį įrankį, kuris manė, kad plutonio elektronai gali svyruoti tokiu būdu. „Los Alamos“ eksperimentas yra pirmasis teorijos testas, kuris pasirodė esąs teisingas.

Keistos plutonio savybės

Šis svyravimas gali paaiškinti, kodėl plutonis nėra magnetinis. Magnetai įgyja jėgą iš nesusijusių elektronų. Kiekvienas elektronas yra tarsi mažas magnetas, turintis šiaurės ir pietų polius. Kai elektronai užpildo atomo apvalkalus, jie kiekvienas užima savo vietą atskirai, o magnetiniai momentai nurodo ta pačia kryptimi. Kai vis daugiau elektronų užpildo apvalkalą, jie suporuojasi su šiaurės ir pietų poliais, nukreiptais vienas į kitą, kad magnetiniai laukai pasitrauktų. Bet kartais elektronas negali rasti partnerio. Pavyzdžiui, kai geležis įdedama į magnetinį lauką, nesusieti elektronai visi linijuojasi vienodai, sukurdami bendrą magnetinį lauką ir pritraukdami kitus magnetus. [9 įdomūs faktai apie magnetus]

Kadangi elektronų skaičius plutonio išoriniame apvalkale nuolat kinta, nesuporuoti elektronai niekada nesiskirs magnetiniame lauke ir plutonis negali tapti magnetinis.

Janoschekas teigė, kad plutonio savybės įdeda periodinę lentelę tarp dviejų elementų grupių. „Pažvelkite į torį į uraną ir neptunį - jie elgiasi kaip pereinamieji metalai, jie gauna daugiau metalo“, - sakė jis. Kai judate prie sunkesnių elementų (periodinės lentelės dešinėje), tai pasikeičia. „Kai nuvykstate į amerikį ir už jo ribų, jie atrodo kaip reti žemės“. Retieji žemiai, tokie kaip neodimis, daro labai gerus magnetus, o pereinamieji metalai dažnai to nedaro.

Eksperimentu buvo padaryta daugiau nei tik viena keista plutonio savybė. Matematinė eksperimento metodika ir keistų plutonio elektronų atradimas galėtų padėti mokslininkams numatyti, kaip gali elgtis naujos medžiagos. Iki šiol vienintelis būdas sušvelninti tokį elgesį buvo daryti tokius eksperimentus, kaip įkaitinti ar pataikauti elektra ar magnetiniais laukais. Dabar yra būdas sužinoti iš anksto.

„Numatoma medžiagų teorija yra didelis dalykas, nes mes galų gale sugebėsime modeliuoti ir numatyti medžiagų savybes kompiuteryje“, - sakė Gabrielius Kotliaras, „Rutgers“ fizikos profesorius ir vienas iš mokslininkų, pirmą kartą parengusių matematiką. "Tokioms radioaktyviosioms medžiagoms kaip plutonis yra daug pigiau, nei atlikti tikrą eksperimentą".

Tai taip pat padeda paaiškinti dar vieną keistą plutonio savybę - elementas plečiasi ir susitraukia daug labiau nei kiti metalai, kai jis kaitinamas ar pritvirtinamas elektros srove. Tai svarbu kuriant branduolines bombas, nes plutonis turi būti tiksliai suformuotas. Inžinieriai jau seniai išmoko atsižvelgti į tą formos pasikeitimą, tačiau dabar jie žino, kodėl tai vyksta.

Tyrimas paskelbtas šiandienos (liepos 10 d.) Leidinyje „Science Advances“.

Stebėkite mus @wordssidekick, „Facebook“ ir „Google+“. Originalus straipsnis apie gyvą mokslą.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


3D Spausdinimas: Kas Yra 3D Spausdintuvas Ir Kaip Jis Veikia
3D Spausdinimas: Kas Yra 3D Spausdintuvas Ir Kaip Jis Veikia

Naujos Pažangių Draugystės Apyrankės Moko Vaikus, Kaip Koduoti
Naujos Pažangių Draugystės Apyrankės Moko Vaikus, Kaip Koduoti

Mokslas Naujienos


Iš Kosmoso Matyti Baisūs Išsiveržimai
Iš Kosmoso Matyti Baisūs Išsiveržimai

Keistas Gyvenimas, Rastas Povandeniniuose Urvuose
Keistas Gyvenimas, Rastas Povandeniniuose Urvuose

Šis Vabalas Tikrai Roja
Šis Vabalas Tikrai Roja

Mega Ugnikalniai Galėjo Nužudyti Pusę Žemės Rūšių
Mega Ugnikalniai Galėjo Nužudyti Pusę Žemės Rūšių

9 Įdomiausi Transplantacijos
9 Įdomiausi Transplantacijos


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com