Nguyên tố mới Copernicium và con đường đến vinh quang

Darmstad, chiếc nôi ra đời phát minh nguyên tố mới Copernicium, chỉ cách Paris khoảng 4, 5 giờ chạy xe. Nhưng thủ tục thị thực phức tạp đang cản trở người viết bài này trở lại nơi ấy, dù chỉ thêm một lần nữa và chỉ để được bắt tay chia sẻ niềm vui lớn với các đồng nghiệp Đức... Bài viết này thay lời chúc mừng gửi đến những chủ nhân của kỳ tích khoa học danh tiếng ấy.

Vinh quang trọn vẹn của một phát minh

Nguyên tố siêu nặng mới nhất với nguyên tử số 112 từ giờ đã có tên chính thức là Copernicium với ký hiệu Cn (xem hình 1), tức là ô thứ 112 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học nay đã có chủ. 

Hình 1: Ô thứ 112 trong bảng tuần hoàn nguyên tố đã có chủ. Tên gọi nguyên tố hóa học Copernicium và ký hiệu hóa học Cn của nguyên tố mới 112 (Ảnh minh họa) đã được IUPAC ra quyết định công bố đúng kỷ niệm ngày sinh 19/2/2010 của nhà Thiên văn học Copernic.

Từ nay, phát minh nguyên tố siêu nặng thứ 6 của các nhà khoa học Đức ở tại Trung tâm Nghiên cứu Ion nặng GSI (Tp. Darmstad, CHLB Đức), do TS Sigurd Hofmann lãnh đạo, và thí nghiệm về phản ứng hạt nhân tạo thành các hạt nhân 112 với khối lượng bằng 277 (xem hình 2) đã chính thức đi vào lịch sử khoa học thế giới. 

Hình 2: Mô tả quá trình tạo thành hạt nhân Cn: “Đạn” ion Zn70 bắn vào hạt nhân “bia” Pb208. Hạt nhân tổ hợp 112* hình thành, rồi lập tức phóng ra một hạt neutron để tạo thành hạt nhân mới Cn277. Hạt nhân Cn277 chỉ sống được khoảng 2 phần vạn giây và phát ra một chuỗi hạt anpha để biến thành các hạt nhân con cháu.

Từ thí nghiệm đầu tiên tìm thấy hạt nhân 112, ngày 09/2/1996, tên gọi Copernicium với ký hiệu Cn chính thức phải đến 14 năm sau, ngày 19/2/2010, mới được Tổ chức quyền lực khoa học, Hiệp hội Hóa học Cơ bản và Ứng dụng Quốc tế IUPAC, ra quyết định chính thức công nhận.

19/2/2010 chính là ngày kỷ niệm sinh nhật lần thứ 536 của nhà thiên văn học Ba lan Nicolai Copernic (1474-1543). Điều đó càng tăng ý nghĩa của sự vinh danh nhà khoa học quá cố nổi tiếng này, tên tuổi đời đời gắn vào một trong 112 nguyên tố trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Việc lựa chọn danh hiệu cho nguyên tố 112 đã được tường trình trong thư đề xuất của nhóm tác giả phát minh với Sigurd Hofmann và các cộng sự gửi IUPAC sau khi họ được giao nhiệm vụ vẻ vang đó.

Trong thư, họ đề xuất tên nguyên tố là Copernicium với ký hiệu Cp với những lý lẽ: Muốn vinh danh một nhà khoa học thiên văn, nhà sáng lập ra học thuyết về hệ nhật tâm mang tính cách mạng sâu sắc của thời đại, nhưng đã chịu sự bất công và cay đắng, đến giây phút cuối cùng của cuộc đời mới được nhìn thấy cuốn sách - tác phẩm của mình vừa in ra. Chính các công trình của Copernic có tầm ảnh hưởng lớn lao đối với tư duy chính trị và triết học của loài người. Quan điểm của ông về hệ nhật tâm còn được các nhà vật lý thế kỷ 20 vận dụng để mô tả cấu trúc của các nguyên tử và hạt nhân. Sự tôn vinh ngày nay rõ ràng còn có tác dụng đề cao vai trò của nghiên cứu thực nghiệm trong nền của khoa học hiện đại.

Ngoài ra, các nhà phát minh Đức cũng cân nhắc nhiều điều tinh tế. Là tác giả của một dãy 6 nguyên tố liền nhau, họ đã lấy tên 3 nhà vật lý hiện đại hàng đầu đặt tên cho 3 nguyên tố 107, 109 và 111 là Bohrium (ký hiệu Bh), Meitnerium (Mt) và Roentgenium (Rg). Riêng 2 nguyên tố chẵn 108 và 110 được lấy tên là Hassium (Hs) và Darmstadtium (Ds) nhằm vinh danh thành phố Darmstadt và bang Hassen, chiếc nôi đùm bọc Trung tâm Khoa học hàng đầu nước Đức GSI và nuôi dưỡng những phát minh to lớn cho nền khoa học của nhân loại.

Do đó, lần này lấy tên một danh nhân khoa học thời trung đại đặt cho nguyên tố 112 là một sự lựa chọn khôn khéo và hợp lý nhất..

Tổ chức IUPAC đã chấp nhận đề xuất của các nhà phát minh, chỉ trừ một điều: thay ký hiệu nguyên tố Cp bằng ký hiệu Cn với lý do xác đáng, rằng ký hiệu Cp đã được dùng từ lâu trong hóa học để chỉ tỷ nhiệt của một chất.

Với quyết định của IUPAC chấp nhận tên gọi Copernicium cho phát minh nguyên tố 112, các nhà khoa học Đức ở Darmstad, rõ ràng, đã hoàn tất con đường đến đỉnh vinh quang một cách trọn vẹn.

… Con đường không chỉ “hoa hồng”

Vinh quang các nhà khoa học ở GSI có được đó phải chờ đợi đến 14 năm tính từ thí nghiệm tổng hợp các hạt nhân 112 đầu tiên (năm 1996), lại còn thêm 5 tháng nữa sau khi tờ trình đề xuất tên nguyên tố mới đặt lên bàn “vị quan tòa” quốc tế IUPAC.

Tuy vậy, để bảo đảm sự chính xác và minh bạch trong khoa học, đồng thời cũng để bảo đảm giá trị của sự tôn vinh những thành tựu khoa học siêu đẳng và các nhà phát minh xuất chúng, sự chờ đợi như vậy là cần thiết.

Trong lịch sử khoa học xưa nay không ít những “phát minh rỡm” đã từng bị đưa ra ánh sáng. Ngay trong lĩnh vực nghiên cứu các nguyên tố siêu nặng chúng ta đang quan tâm, và cũng chỉ trong khoảng mười năm trở về đây, một số nhà khoa học ở Trung tâm nghiên cứu số 1 thế giới Berkley đã phạm lỗi lầm khi vội vàng công bố tìm thấy nguyên tố mới 118, để rồi bị vạch trần và phải trả giá đắt sau khi các phòng thí nghiệm khác nhau trên thế giới chứng minh kết quả khoa học nói trên là ngụy tạo.

Chính vì lẽ đó, từ khi nguyên tố 112 (Copernicium) được thông báo rộng rãi, trong suốt 14 năm trời qua, nhiều phòng thí nghiệm nổi tiếng trên thế giới đã cùng tiến hành những thí nghiệm một cách cẩn trọng nhất nhằm kiểm tra, đánh giá các kết quả thí nghiệm của các nhà khoa học Đức.

Chẳng hạn, năm 1998, các nhà khoa học ở Phòng thí nghiệm Phản ứng Hạt nhân Flerov, thuộc Viện Liên hiệp Nghiên cứu Hạt nhân nổi tiếng ở Dubna (Nga) đã làm thí nghiệm chế tạo nguyên tố 112 trên máy gia tốc hạt nặng của họ với “đạn” và “bia” khác. Và kết quả là tìm thấy các hạt nhân 112 với khối lượng 282-285. Dù thí nghiệm không hoàn toàn giống như ở Darmstad, nhưng việc tổng hợp được các hạt nhân 112 ở Dubna cũng đã chứng minh sự tồn tại của nguyên tố này, nói cách khác thí nghiệm đã gián tiếp khẳng định sự đúng đắn của phát minh của các nhà khoa học ở trung tâm GSI.

Đặc biệt, năm 2004, các nhà khoa học Nhật Bản ở Viện Nghiên cứu RIKEN (Tokyo) đã tiến hành những thí nghiệm gần như lặp lại thí nghiệm của các nhà khoa học Đức (tức dùng chính đạn Zn và bia Pb) và thu được kết quả phù hợp. Số liệu hai trung tâm nghiên cứu Nhật và Đức tương tự nhau. Đây là thí nghiệm quan trọng nhất kiểm chứng sự đúng đắn của phát minh ở GSI một cách trực tiếp.

Bản thân các nhà khoa học Đức, trong các năm 2005-2007, trên hệ thiết bị thí nghiệm SHIP của mình đã lập lại thí nghiệm với bộ “đạn và bia” khác, tạo ra phản ứng mới 48Ca + 238U. Điều thú vị là chính họ đã tự khẳng định mình bằng những kết quả thí nghiệm tìm thấy lại các hạt nhân 112, chỉ khác về khối lượng, không phải 277 mà 283.

Sự thẩm định khách quan nói trên đáp ứng hoàn toàn tiêu chí chặt chẽ đặt ra từ nhiều năm nay, giúp IUPAC đủ niềm tin và căn cứ trao vinh dự cao quý, đầy đủ cho các nhà khoa học Đức.

 

Hình 3: Chủ nhân của nguyên tố siêu nặng mới Copernicium.

Một nguyên tố mới với “hình hài” cụ thể (xem Phụ lục) đã ra đời, bước vào đời sống khoa học, và rồi sẽ đi vào trang sách giáo khoa… 

Phụ lục: MỘT SỐ THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA COPERNICIUM Tên: Copernicim Ký hiệu: Cn Số nguyên tử: 112 Số khối lượng: 277, 283, 285 … Đặc trưng hóa học: - Nhóm trong BTHNT: 12 - Chu kỳ trong BTHNT: 7 - Màu sắc: Chưa rõ, nhưng nhiều khả năng trắng bạc hay xám - Xếp loại: Kim loại Đặc trưng vật lý: - Phóng xạ (không bền), chu kỳ bán rã khoảng 200 micro giây - Phân rã hạt anpha

Lời kết

Trong thời gian các nhà khoa học GSI chờ đợi sự phán quyết cuối cùng của IUPAC về việc đặt tên cho đứa con tinh thần của mình, tháng 9 năm 2009, người viết bài này có dịp đến thăm phòng thí nghiệm GSI, gặp gỡ một số nhà khoa học từng tham gia các công trình phát minh nguyên tố mới.

Rất tiếc, không gặp được nhà khoa học hàng đầu tiêu biểu trong lĩnh vực nghiên cứu nguyên tố siêu nặng, GS. Sigurd Hofmann. Đồng nghiệp cho biết ông đang đi nước ngoài. Dù đã về hưu, nhưng ông vẫn là giáo sư thỉnh giảng ở trường đại học, đồng thời là cộng tác viên của GSI trong một dự án khoa học mới.

Trong một bài viết bấy giờ về Trung tâm GSI và về những nghiên cứu các nguyên tố mới trên chùm ion nặng ở đó, tôi đã thể hiện niềm tin “ngay trong mùa xuân này, các nhà khoa học Đức ở GSI có quyền ngẩng cao đầu” với niềm vinh quang trọn vẹn về nguyên tố 112.

Và điều đó nay đã trở thành sự thật. Quyết định của IUPAC vinh danh vừa mới đến với những chủ nhân xứng đáng của nguyên tố Copernecium, không khí ở Trung tâm khoa học hàng đầu thế giới GSI, Darmstadt hẳn còn nóng hổi…Chỉ tiếc tôi không thể trở lại nơi đây, lúc này.

Trần Thanh Minh (bài viết từ Paris)