Uranium - Nhiên liệu của thế kỷ XX (Phần 2)
#Trong phần 1 chúng ta đã biết được tính chất phóng xạ của Urani và các hợp chất của nó được khám phá bởi Henry Becquerel.
#Trong phần 2 này chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu tính chất phóng xạ của một số chất khác cùng các ngôi sao nhà Curie.
...[Phần 1]...Rõ ràng là hiện nay urani đã buộc các nhà bác học phải chú ý đến mình. Đồng thời, một câu hỏi nữa đã khiến họ phải quan tâm: phải chăng, chỉ một mình urani là có tính phóng xạ? Trong thiên nhiên, liệu có thể có những nguyên tố khác nữa mang tính chất này không ?
Hành trình gian nan của đôi vợ chồng nhà Curie
Các nhà vật lý học xuất sắc – hai vợ chồng Pie Quyri (Pierre Curie) và Mari Xklođopxca – Quyri (Marie Skłodowska - Curie), đã giải đáp được câu hỏi này. Nhờ một khí cụ do chồng mình chế tạo, bà Mari Quyri đã nghiên cứu một số lượng lớn các kim loại, khoáng vật và muối. Công việc được tiến hành trong những điều kiện khó khăn không thể tưởng tượng nổi. Cái lán gỗ bỏ hoang mà hai ông bà tìm thấy ở một nhà thường dân Pari đã được dùng làm phòng thí nghiệm. Sau này, bà Mari Quyri hồi tưởng lại : “ Đó là một túp lều bằng ván có nền rải nhựa đường và mái lớp kính không đủ che mưa, thiếu mọi tiện nghi. Trong lều chỉ có vài chiếc bàn gỗ cũ kỹ, một cái lò bằng gang không đủ cung cấp nhiệt, một tấm bảng đen mà sao Pie thích sử dụng đến thế. Ở đây không có tủ hút dùng cho thí nghiệm với các chất khí độc, vì thế mà đã phải làm các thí nghiệm ấy ngoài trời khi thời tiết cho phép hoặc nếu làm trong nhà thì phải mở toang hết các cửa sổ”. Trong nhật ký của Pie Quyri có chỗ ghi rằng, đôi khi, công việc được tiến hành trong nhà lạnh đến 6 độ.
(Hai vợ chồng Curie trong phòng thí nghiệm - 1898)
Nhiều vấn đề này sinh ngay cả với các vật liệu cần thiết. Với số tiền ít ỏi của mình, hai ông bà Quyri không thể mua được lượng quặng urani đủ dùng vì quặng rất đắt. Họ quyết định yêu cầu chính phủ Áo bán rẻ cho mình các chất phế thải của quặng này, mà ở Áo người ta đã lấy urani ra để dùng ở dạng các muối vào việc nhuộm màu cho đồ sứ và thuỷ tinh. Viện hàn lâm khoa học Viên đã nhiệt trình ủng hộ hai nhà bác học: vài tấn phế liệu quặng đã được chở đến phòng thí nghiệm của họ ở Pari.
Thành quả vượt mong đợi
Mari Quyri đã làm việc với một nghị lực phi thường. Việc nghiên cứu các loại vật liệu khác nhau đã xác nhận sự đúng đắn của Beccơren – người đã từng cho rằng, tính phóng xạ của urani nguyên chất mạnh hơn so với bất kỳ một hợp chất nào của nó. Kết quả của hàng trăm lần thí nghiệm đã khẳng định điều đó. Tuy vậy, Mari Quyri vẫn tiếp tục nghiên cứu thêm nhiều chất mới. Rồi bỗng nhiên … Lại một điều bất ngờ nữa ! Hai loại khoáng vật chứa urani – chancolit và uranimit ở Bôhemi - đã tác động đến khí cụ đo mạnh hơn urani rất nhiều lần. Kết luận tự nó nảy ra : trong hai loại quặng này có chứa một nguyên tố nào đó chưa biết, có khả năng phân rã phóng xạ còn cao hơn cả urani. Để suy tôn đất nước Ba Lan – quê hương của bà Mari Quyri, hai ông bà đã gọi nguyên tố mới là Polonium (trong tiếng La tinh, nước Ba Lan được gọi là Polonia).
Lại lao vào công việc, lại lao động không biết mệt mỏi, rồi một thắng lợi nữa lại đến : đã tìm ra một nguyên tố mới nữa, có tính phóng xạ mạnh hơn urani hàng trăm lần. Các nhà bác học đã gọi nguyên tố này là Radium mà theo tiếng La tinh, nghĩa là “tia”.
Trong một chừng mực nào đó, việc phát hiện ra Radium đã làm cho giới khoa học ít chú ý đến urani. Ngót bốn mươi năm, urani không khuấy động tâm trí các nhà bác học nhiều lắm, và trong suy nghĩ của họ về kỹ thuật, ít khi nó được đề cập đến. Trong một tập sách của bộ bách khoa toàn thư về kỹ thuật xuất bản năm 1934, các tác giả đã khẳng định: “Urani ở dạng nguyên tố không có công dụng thực tế”. Bộ sách đồ sộ này không phạm tội chống lại sự thật, nhưng chỉ vài năm sau đó, cuộc sống đã đính chính lại một số điểm trong khái niệm về khả năng của urani.
## Ngoài lề: Radium có tính phóng xạ cao hơn 1 triệu lần so với urani có cùng khối lượng, do tiếp xúc nhiều với radium trong quá trình nghiên cứu mà Marie Curie mất vào năm 1934 (thọ 66 tuổi).
Tiếp tục sự nghiệp nhà Curie - phát hiện phản ứng phân hạch
(con gái Iréne Joliot và con rể Frédéric Joliot nhà Curie năm 1940)
Đầu năm 1939 đã xuất hiện hai bản thông báo khoa học. Thông báo thứ nhất do Fređeric Jôlio – Quyri (Fréderic Joliot Curie - rể nhà Curie) gửi đến viện hàn lâm khoa học Pháp với nhan đề “Chứng minh bằng thực nghiệm về sự nổ vỡ của các hạt nhân urani và thori dưới tác động của neutron”. Thông báo thứ hai được đăng trong Tạp chí “Thiên nhiên” xuất bản ở Anh với đầu đề “Sự phân rã của urani dưới tác động của nơtron: một dạng mới của phản ứng hạt nhân”, mà các tác giả của nó là hai nhà vật lý học người Đức - Ôtto Frit (Otto Frisch) và Liza Mâytne (Lisa Meitner). Cả hai thông báo đều đề cập đến một hiện tượng mới, xảy ra với hạt nhân của nguyên tố nặng nhất là urani mà từ trước tới giờ chưa ai biết đến.
Trước đó mấy năm, “bọn trẻ” (nhóm các nhà vật lý học trẻ tuổi, đầy tài năng, làm việc dưới sự lãnh đạo của Enricô Fecmi [Giải Nobel Vật lý năm 1938 cho lý thuyết phóng xạ cảm ứng và phát hiện ra các nguyên tố siêu urani] tại trường đại học tổng hợp Roma, được người ta gọi một cách thân tình như vậy) đã đặc biệt quan tâm đến urani. Môn vật lý nơtron vốn tàng trữ nhiều điều mới lạ mà chưa ai biết vốn là niềm say mê của các nhà bác học này.
Người ta đã khám phá ra rằng, thông thường, khi bị chùm nơtron bắn vào, hạt nhân của nguyên tố này liền biến thành hạt nhân của nguyên tố khác chiếm ô tiếp theo trong hệ thống tuần hoàn. Nhưng nếu bắn nơtron vào nguyên tố đứng ở ô cuối cùng - ô thứ 92, tức là urani, thì sẽ ra sao? Khi đó phải xuất hiện một nguyên tố đứng ở vị trí thứ 93 – một nguyên tố mà ngay cả thiên nhiên cũng không thể tạo ra được.
“Bọn trẻ” rất thích thú với ý tưởng đó. Vậy thì tại sao không lao vào tìm hiểu xem nguyên tố nhân tạo kia là cái gì, trông nó như thế nào, nó “xử sự” ra sao ? Thế là họ liền bắn phá. Nhưng điều gì đã xảy ra ? Trong urani đã sinh ra không phải chỉ có một nguyên tố phóng xạ như mọi người chờ đợi, mà ít nhất là một chục nguyên tố. Vậy là đã có một điều bí ẩn gì đó trong cách “xử sự” của urani. Enricô Fecmi gửi thông báo về việc này đến một tạp chí khoa học. Có thể, ông cho rằng nguyên tố thứ 93 đã được tạo thành, nhưng không có bằng chứng chính xác về điều đó. Mặt khác, lại có những bằng chứng nói lên rằng, trong urani bị bắn phá có mặt những nguyên tố khác nào đó. Vậy là những nguyên tố nào?
(Nguyên tố thứ 93 - hình ảnh chỉ mang tính chất minh họa)
