Ağır Elementler Kuantum Mekaniği İlkelerini İhlal Ediyor

Periyodik cetvelin çok az anlaşılmış elementlerinden birini içeren bir dizi deney, bilim camiasının uzun soluklu ilkelerinden bir kısmını alabora etti. Florida Eyalet Üniversitesi (FSU) araştırmacılar..
Görsel Telif: agsandrew / istockPhoto

Periyodik cetvelin çok az anlaşılmış elementlerinden birini içeren bir dizi deney, bilim camiasının uzun soluklu ilkelerinden bir kısmını alabora etti.

Florida Eyalet Üniversitesi (FSU) araştırmacıları; kuantum mekaniğinin, periyodik cetvelin sonlarında bulunan ağır ve ender elementlerin nasıl davrandığını yeterince açıklamadığını keşfetti. Bunun yerine, bir diğer iyi bilinen bilimsel teori, Albert Einstein’ın Özel Görelilik Teorisi, tablodaki son 21 elementin davranışlarını belirlemeye yardımcı oluyor. Bu yeni çalışmanın sonuçları, Journal of the American Chemical Society dergisinde yayımlandı.

Kuantum mekaniği esasında; atomların nasıl davranacaklarını belirleyen ve periyodik cetveldeki elementlerin pek çoğunun kimyasal davranışlarını tam olarak açıklayan kurallar bütünüdür. Fakat FSU Kimya bölümünden profesör Thomas Albrecht-Schmitt, konu periyodik cetvelin en ağır ve en az bilinen elementlerine geldiğinde, bu kuralların Einstein’ın Özel Görelilik Teorisi tarafından bir şekilde geçersiz kılındığını buldu.

“Bu tıpkı alternatif bir evrende bulunmak gibi, çünkü günlük hayatta karşılaştığınız elementlerin dışında bir kimya ile karşılaşıyorsunuz.” diye yorumda bulunuyor Albrecht-Schmitt.

Tamamlanması üç yıldan uzun bir süre alan çalışmada, periyodik cetvelin sonlarında bulunan berkelyum (simgesi Bk) kullanıldı. İki düzine araştırmacının yer aldığı çalışmalar süresince, Albrecht-Schmitt bu sıradışı kimyayı sergilemeye başlayan berkelyum elementinden bileşikler oluşturdu. Bu bileşikler, kuantum mekaniğinin alışıldık kurallarına uymuyordu. Özellikle elektronlar, berkelyum atomları çevresinde; oksijen, çinko veya gümüş gibi daha hafif elementler çevresinde yaptıkları gibi dizilmiyorlardı. Bilim insanları genellikle, elektronların aynı doğrultuya yönelecek şekilde dizilmelerini bekler. Mesela bu, demirin mıknatıs gibi davranışını belirler. Ama yine de, bu temel kurallar, söz konusu elementler berkelyum ve ötesindeki elementler olduğunda işlemiyor; çünkü bazı elektronlar, bilim insanlarının uzun zamandır öngördüklerinin aksinde bir dizilim sergiliyorlar.

Araştırma ekibi, berkelyum bileşiklerinde gördüklerini aslında Özel Görelilik Teorisi’nin açıkladığını fark etti. Özel Görelilik Teorisi’ne göre, bir şey ne kadar hızlı hareket ederse, kütlesi o kadar artar. Bu ağır atomların çekirdeği yüksek derecede elektrik yüklü oldukları için, elektronlar ışık hızının kayda değer kesirlerince hızlı hareket etmeye başlar. Bu da elektronların normalden daha ağır hale gelmelerine neden olur ve böylece genellikle elektronların davranışlarına yön veren kurallar işlemez hale gelir.

Berkelyum sıklıkla, bilim insanlarının, periyodik cetvele geçtiğimiz yıl eklenen Tenessin-117 (diğer adıyla Ununseptiyum) gibi yeni elementler sentezlemesinde kullanıldı. Fakat bugüne kadar berkelyumun (veya periyodik cetveldeki birkaç komşusunun) tek başlarına nasıl davranış sergilediğine dair çok az çalışma yapıldı.

ABD Enerji Bakanlığı, Albert-Schmitt’e çalışmasında kullanması için 13 miligram berkelyum verdi. Bu miktar, bu zamana kadar herhangi bir çalışmada kullanılan miktarın kabaca 1000 katı kadar. Bu deneyleri gerçekleştirmek için, Albrecht-Schmitt ve ekibi oldukça hızlı çalışmak zorunda kaldı. Berkelyum radyoaktif bir element ve 320 günlük yarı ömüre sahip. Yani 320 gün sonunda, elementin miktarı yarıya düşüyor. Bu da deneylerde kullanılmak için, yeterince kararlı olmadığı anlamına geliyor.


Kaynak:  Breaking the rules: Heavy chemical elements alter theory of quantum mechanics < https://phys.org/news/2017-10-heavy-chemical-elements-theory-quantum.html >

Referans: Electronic Structure and Properties of Berkelium Iodates < http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.7b05569 > DOI: 10.1021/jacs.7b05569


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv