Dziwny Powód Pluton Nie Działa Jak Inne Metale

{h1}

Naukowcy odkryli brak magnetyzmu plutonu, ujawnienie zwariowanego zachowania jego elektronów może wyjaśnić, dlaczego metal nie działa jak inne metale na układzie okresowym pierwiastków.

Pluton jest metalem, ale nie przylgnie do magnesu, przez dziesięciolecia zastanawiając naukowców. Teraz naukowcy mogli znaleźć ten „brakujący magnetyzm”.

Kryjówka? Elektrony otaczające każdy atom plutonu znajdują grupę, którą kieruje Marc Janoschek z Los Alamos National Laboratory.

Odkrycie, jak twierdzą, może doprowadzić do możliwości dokładniejszego przewidywania i dostrajania właściwości nowych materiałów. [Elementary, My Dear: 8 Elements, których nigdy nie słyszałeś]

Podstawy atomów

Elektrony wirują wokół atomów w skorupkach, znanych również jako orbitale. Każdy orbital ma pewną maksymalną liczbę elektronów, którą może pomieścić. W zwykłych metalach liczba elektronów na zewnętrznym orbicie jest stała - na przykład miedź ma jeden elektron, a żelazo ma dwa w tej zewnętrznej powłoce. Bez jakiejkolwiek innej energii dodanej do atomu (na przykład ciepła lub elektryczności) elektrony są w stanie najniższej energii, zwanym stanem podstawowym.

Aby dowiedzieć się, jak wyglądają elektrony plutonu w tym stanie podstawowym, zespół Janoscheka wystrzelił wiązkę neutronów na próbkę plutonu. Zarówno neutrony, jak i elektrony mają pola magnetyczne, a pola te mają momenty magnetyczne. Moment magnetyczny odnosi się do wielkości i kierunku siły potrzebnej do wyrównania obiektu w polu magnetycznym. Podczas interakcji momentów neutronów i elektronów zespół Janoscheka zaobserwował rodzaj sygnatury stanów podstawowych elektronów, która ujawniła liczbę elektronów w zewnętrznej powłoce.

Wtedy odkryli, że pluton może mieć cztery, pięć lub sześć elektronów w zewnętrznej powłoce w stanie podstawowym. Naukowcy, którzy wcześniej próbowali wyjaśnić dziwne właściwości elementu, założyli, że liczba ta jest stała.

Ale nie to pokazało nowe badanie. „Fluktuuje między trzema różnymi konfiguracjami” - powiedział Janoschek. „Jest we wszystkich trzech jednocześnie”.

Teoretyczne podstawy tego dziwnego stanu rzeczy leżą w 2007 roku, kiedy fizycy z Rutgers University opracowali nowe narzędzie matematyczne, które zakłada, że ​​elektrony plutonu mogą się zmieniać w ten sposób. Eksperyment w Los Alamos jest pierwszym sprawdzianem teorii i okazał się słuszny.

Dziwne właściwości plutonu

Ta fluktuacja może wyjaśnić, dlaczego pluton nie jest magnetyczny. Magnesy czerpią siłę przyczepności z niesparowanych elektronów. Każdy elektron jest jak mały magnes z biegunem północnym i południowym. Kiedy elektrony wypełniają powłoki atomu, każdy z nich zajmuje swoje miejsce pojedynczo, a momenty magnetyczne wskazują ten sam kierunek. Gdy coraz więcej elektronów wypełnia powłokę, łączą się one z biegunami północnym i południowym naprzeciw siebie, tak że pola magnetyczne zanikają. Ale czasami elektron nie może znaleźć partnera. Na przykład, gdy żelazo zostanie umieszczone w polu magnetycznym, niesparowane elektrony ustawią się w jednej linii, tworząc zagregowane pole magnetyczne i przyciągając inne magnesy. [9 ciekawych faktów na temat magnesów]

Ponieważ liczba elektronów w zewnętrznej powłoce plutonu ciągle się zmienia, niesparowane elektrony nigdy nie ustawią się w polu magnetycznym, więc pluton nie może stać się magnetyczny.

Janoschek powiedział, że właściwości plutonu umieszczają pierwiastek między dwoma zestawami pierwiastków na układzie okresowym pierwiastków. „Spójrz na tor na uran i neptun - zachowują się jak metale przejściowe, stają się bardziej metaliczne”, powiedział. Gdy przechodzisz do cięższych elementów (po prawej stronie układu okresowego), to się zmienia. „Kiedy dojdziesz do ameryki i poza nią, będą wyglądać jak ziem rzadkich”. Ziemie rzadkie, takie jak neodym, wytwarzają bardzo dobre magnesy, podczas gdy metale przejściowe często nie.

Eksperyment nie tylko ujawnił kolejną dziwną właściwość plutonu. Technika matematyczna w eksperymencie wraz z odkryciem dziwnych elektronów plutonu może pomóc naukowcom przewidzieć, jak mogą zachowywać się nowe materiały. Do tej pory jedynym sposobem na określenie tego zachowania było przeprowadzenie eksperymentów, takich jak podgrzewanie ich lub uderzanie elektrycznością lub polami magnetycznymi. Teraz jest sposób, aby wiedzieć wcześniej.

„Predykcyjna teoria materiałów to wielka sprawa, ponieważ w końcu będziemy w stanie symulować i przewidywać właściwości materiałów na komputerze” - powiedział Gabriel Kotliar, profesor fizyki w Rutgers i jeden z naukowców, który jako pierwszy opracował matematykę. „W przypadku materiałów radioaktywnych, takich jak pluton, jest to o wiele tańsze niż faktyczny eksperyment”.

Pomaga także wyjaśnić kolejną dziwną właściwość plutonu - pierwiastek rozszerza się i kurczy o wiele bardziej niż inne metale po podgrzaniu lub uderzeniu prądem elektrycznym. Jest to ważne przy wytwarzaniu bomb nuklearnych, ponieważ pluton musi być precyzyjnie ukształtowany. Inżynierowie dawno temu nauczyli się tłumaczyć tę zmianę kształtu, ale teraz wiedzą, dlaczego tak się dzieje.

Badanie zostało opublikowane w dzisiejszym (10 lipca) numerze Science Advances.

Obserwuj nas @wordssidekick, Facebook i Google+. Oryginalny artykuł o WordsSideKick.com.

Dziwny Powód Pluton Nie Działa Jak Inne Metale


Suplement Wideo: The Unknowns: Mystifying UFO Cases.




Badania


Klonowane Mleko I Mięso: Co To Jest Wołowina?
Klonowane Mleko I Mięso: Co To Jest Wołowina?

Ślimaki Żeglują Przez Życie Na Bąbelkach Śluzu
Ślimaki Żeglują Przez Życie Na Bąbelkach Śluzu

Science News


Niesamowity! Szympansy Graj W Gry Wideo I Chwyć, Kto Jest Kim
Niesamowity! Szympansy Graj W Gry Wideo I Chwyć, Kto Jest Kim

87 Słoni Zabitych W Jednym Z Największych Incydentów Kłusowniczych W Afryce
87 Słoni Zabitych W Jednym Z Największych Incydentów Kłusowniczych W Afryce

Nerka Opracowana W Laboratorium Działa Na Zwierzętach
Nerka Opracowana W Laboratorium Działa Na Zwierzętach

100-Latkowie Równie Niezdrowi Jak Reszta Z Nas
100-Latkowie Równie Niezdrowi Jak Reszta Z Nas

Niektóre Suplementy Dla Mózgu I Treningu Zawierają Niezatwierdzone Leki
Niektóre Suplementy Dla Mózgu I Treningu Zawierają Niezatwierdzone Leki


PL.WordsSideKick.com
Wszelkie Prawa Zastrzeżone!
Kopiowanie Jakichkolwiek Materiałów Pozostawiono Tylko Prostanovkoy Aktywny Link Do Strony PL.WordsSideKick.com

© 2005–2024 PL.WordsSideKick.com