Čudan Razlog Pluton Se Ne Ponaša Poput Ostalih Metala

{h1}

Znanstvenici su otkrili da plutonijev nestali magnetizam otkriva otkačeno ponašanje njegovih elektrona može objasniti zašto metal ne djeluje poput ostalih metala na periodičnoj tablici.

Pluton je metal, ali neće se držati magneta, zbunjujući znanstvenike desetljećima. Sada su istraživači možda otkrili taj "nestali magnetizam".

Skrovište? Elektrone koji okružuju svaki atom plutonija, pronašla je skupina koju je vodio Marc Janoschek iz Nacionalnog laboratorija u Los Alamosu.

Otkriće, kažu, moglo bi dovesti do mogućnosti preciznijeg predviđanja i prilagođavanja svojstava novih materijala. [Elementarno, draga moja: 8 elemenata koje nikad niste čuli]

Atomske osnove

Elektroni se vrte oko atoma u školjkama, poznatim i kao orbitala. Svaka orbitala ima određeni maksimalni broj elektrona koje može zadržati. U običnim je metalima fiksno utvrđen broj elektrona u najudaljenijoj orbiti - bakar, na primjer, ima jedan elektron, a željezo u toj vanjskoj ljusci ima dva. Odsutni bilo koja druga energija dodana atomu (na primjer toplina ili električna energija), elektroni su u stanju s najnižom energijom, koji se naziva uzemljeno stanje.

Kako bi utvrdili kako izgledaju plutonijevi elektroni u ovom prizemnom stanju, Janoschekov tim ispalio je snop neutrona na uzorak plutonija. Oba neutrona i elektrona imaju magnetska polja, a ta polja imaju magnetske momente. Magnetski trenutak odnosi se na količinu i smjer sile potrebne za poravnavanje predmeta u magnetskom polju. Kako su momenti neutrona i elektrona međusobno djelovali, Janoschekov tim promatrao je svojevrsni potpis stanja elektrona u zemlji, koji je otkrio broj elektrona u vanjskoj ljusci.

Tada bi otkrili da plutonij može imati četiri, pet ili šest elektrona u vanjskoj ljusci u osnovnom stanju. Znanstvenici koji su pokušavali objasniti neobična svojstva elementa ranije su pretpostavili da je broj fiksiran.

Ali to nije pokazalo novo istraživanje. "Ono fluktuira između tri različite konfiguracije", rekao je Janoschek. "To je u sve tri istovremeno."

Teorijska osnova ovog neobičnog stanja postavljena je 2007. godine, kada su fizičari na Sveučilištu Rutgers razvili novi matematički alat koji je pretpostavljao da plutonijevi elektroni mogu fluktuirati na ovaj način. Eksperiment u Los Alamosu prvi je test teorije i pokazao se ispravnim.

Neobična svojstva Plutonanija

Ova fluktuacija može objasniti zašto plutonij nije magnetski. Magneti dobivaju svoju moć lijepljenja od neparnih elektrona. Svaki je elektron poput sićušnog magneta sa sjevernim i južnim polom. Kad elektroni ispune ljuske atoma, svaki zauzima svoje mjesto pojedinačno, a magnetski momenti upućuju u istom smjeru. Kako više elektrona ispunjava ljušturu, oni se spajaju sa sjevernim i južnim polovima koji su okrenuti jedan prema drugom tako da se magnetska polja poništavaju. Ali ponekad elektron ne može naći partnera. Na primjer, kada se željezo stavi u magnetsko polje, parni elektroni se redaju na isti način, stvarajući agregatno magnetsko polje i privlačeći druge magnete. [9 cool činjenica o magnetima]

Budući da se broj elektrona u vanjskoj ljusci plutonija stalno mijenja, neparni elektroni se nikada neće postrojiti u magnetskom polju, pa plutonij ne može postati magnetski.

Janoschek je rekao da svojstva plutonija postavlja element između dva skupa elemenata na periodičnoj tablici. "Pogledajte torij do urana i neptunijuma - ponašaju se kao prijelazni metali, dobijaju više metala", rekao je. Kako se premještate na teže elemente (udesno na periodičnoj tablici), to se mijenja. "Kad dođete do Amerike i šire, izgledaju poput rijetke zemlje." Rijetke zemlje poput neodimija čine vrlo dobre magnete, dok prelazni metali često to ne čine.

Eksperiment je učinio više nego samo još jedno čudno svojstvo plutonija. Matematička tehnika eksperimenta, zajedno s otkrićem čudnih elektrona plutonija, mogla bi pomoći znanstvenicima da predvidi kako se mogu ponašati novi materijali. Do sada je jedini način popravljanja ovakvog ponašanja bio eksperimenti poput zagrijavanja ili udaranja strujom ili magnetskim poljem. Sada postoji način da to unaprijed znate.

"Teorija prediktivnih materijala velika je stvar jer ćemo s vremenom moći simulirati i predvidjeti svojstva materijala na računalu", rekao je Gabriel Kotliar, profesor fizike na Rutgersu i jedan od znanstvenika koji je prvi radio matematiku. "Za radioaktivne materijale poput plutonija, to je puno jeftinije od stvarnog eksperimenta."

Također pomaže objasniti još jedno neobično svojstvo plutonija - element se širi i skuplja puno više nego što to čine drugi metali ako se zagrijavaju ili zatvaraju električnom strujom. To je važno za izradu nuklearnih bombi, jer plutonij mora biti precizno oblikovan. Inženjeri su davno naučili objasniti tu promjenu oblika, ali sada znaju zašto se to događa.

Studija je objavljena u današnjem (10. srpnja) broju Science Advances.

Pratite nas @wordssidekick, Facebook i Google+. Izvorni članak o WordsSideKick.com.


Video Dodatak: .




Istraživanje


Real Mind Mind Meld? Znanstvenici Povezuju Mozgove Životinja
Real Mind Mind Meld? Znanstvenici Povezuju Mozgove Životinja

Kako Rade Pravi Transformatori
Kako Rade Pravi Transformatori

Znanost Vijesti


"Flip" Znanstvenika Za Znanost Na Ig Nobel Ceremoniji

Kako Djeluju Duhovi
Kako Djeluju Duhovi

Lijekovi Poput Marihuane Mogu Ponuditi Ublažavanje Bolova Bez Ovisnosti
Lijekovi Poput Marihuane Mogu Ponuditi Ublažavanje Bolova Bez Ovisnosti

Sastavljen Prvi Zapis O Uraganima Prije 5000 Godina
Sastavljen Prvi Zapis O Uraganima Prije 5000 Godina

Vojno Financirana Studija Uspješno Testira Moždane Implantate „Protestička Memorija“
Vojno Financirana Studija Uspješno Testira Moždane Implantate „Protestička Memorija“


HR.WordsSideKick.com
Sva Prava Pridržana!
Umnožavanje Bilo Koje Materijale Dozvoljen Samo Prostanovkoy Aktivni Link Na Stranicu HR.WordsSideKick.com

© 2005–2020 HR.WordsSideKick.com