Các nhà phát minh “khổng lồ” ở Berkley

Trong lĩnh vực khoa học nguyên tố siêu nặng; nghiên cứu phát hiện các nguyên tố mới nhằm lấp đầy các ô trống cuối cùng và kéo dài bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, G. Seaborg cùng các nhà khoa học ở Phòng thí nghiệm quốc gia mang tên Lawrence ở Đại học Berkley (LBNL), nước Mỹ, là những người đi tiên phong.

Mặc dù gần đây, một số trang báo có bài viết về một nhà “bịa văn” siêu hạng Victor Ninov với “phát minh rởm” nguyên tố 118 gây ít nhiều tai tiếng cho tên tuổi LBNL, nhưng Ninov chỉ là một con người, còn Phòng thí nghiệm quốc gia Berkley này vẫn vang dội tiếng tăm là lò phát minh khổng lồ của thế giới.

Phòng thí nghiêmn quốc gia LBNL bên bờ Thái Bình duơng,
nhìn từ trên cao. (Ảnh: Science Photo Library)

LBNL: Lò phát minh

Việc phát hiện một nguyên tố mới để kéo dài thêm bảng tuần hoàn là một sự kiện khoa học đầy hấp dẫn và luôn được giới khoa học quan tâm và ngưỡng mộ.

Nhưng đây cũng là lĩnh vực nghiên cứu đầy khó khăn và rất tốn kém. Vì dấu vết tồn tại trên quả đất, trong tự nhiên của các nguyên tố siêu nặng hầu như chưa được tìm thấy và có thể không có khả năng tìm thấy. Chúng chỉ có thể được phát hiện hay, nói chính xác hơn, được sản sinh ra bằng phương pháp nhân tạo trong một số rất ít phòng thí nghiệm hàng đầu trên thế giới; như Viện liên hiệp nghiên cứu hạt nhân JINR ở Dubna (Nga), Trung tâm ion nặng GSI ở Darmstad (Đức) và Phòng thí nghiệm quốc gia LBNL ở Berkley (Mỹ).

Vượt lên ngôi đầu, LBNL trở thành chiếc nôi ra đời của hàng loạt nguyên tố nặng và siêu nặng, cái lò khổng lồ cho ra đời trong hơn nửa thế kỷ qua, những phát minh nổi tiếng.

Có thể liệt kê chuỗi các nguyên tố được phát hiện bởi các nhà vật lý và hoá học ở LBNL, như Astatine, Neptunium, Plutonium, Curium (đồng), Americium, Berkelium, Californium, Einsteinium, Fermium, Mendelevium, Nobelium, Lawrencium, Dubnium và, đặc biệt, Seaborgium.

Nước Mỹ, bang California, Đại học Berkley và nền khoa học Hoa Kỳ hẳn mãi mãi được vinh danh khi các địa danh và tên tuổi những công dân ưu tú của họ đã được gắn vào bảng vàng các nguyên tố hoá học như Americium, Californium, Berkelium, Einsteinium, Fermium, Lawrencium và Seaborgium.

Với 14 nguyên tố (gồm 12 nguyên tố siêu nặng) đã được khám phá; so với 116 nguyên tố được phát hiện trong suốt chiều dài lịch sử nhân loại, đạt tỷ lệ trên 10%, rõ ràng Phòng thí nghiệm quốc gia Berkley đã đóng góp xuất sắc cho nền khoa học thế giới trên con đường khám phá bí ẩn của thế giới tự nhiên.

Thành tựu ấn tượng trên chỉ có thể thực hiện được trong những điều kiện lý tưởng về thiết bị nghiên cứu và hàm lượng trí tuệ.

Những cỗ máy lý tưởng

Những thiết bị nghiên cứu chủ yếu để thực hiện các thí nghiệm khó khăn, phức tạp và tinh tế ở Phòng thí nghiệm quốc gia LBNL chính là: Các tấm bia siêu sạch. Các chùm nơtron cực mạnh tạo ra trên lò phản ứng hay cả trong những vụ nổ bom nguyên tử hay bom khinh khí. Các máy gia tốc lớn, bé phát chùm "đạn" ion nặng nhẹ khác nhau. Và hệ phân tách tinh vi cho phép nhận diện các sản phẩm sinh ra trong quá trình va chạm “đạn và bia”; những hạt nhân hiếm hoi của một nguyên tố mới đang săn tìm.

Máy gia tốc vòng tròn Bevatron ở LBNL. (Ảnh: Science Photo Library)

Những tấm bia được chế tạo từ những vật liệu quý nguyên chất, siêu sạch, từ Uranium, Đồng, Vàng ....cho đến những vật liệu duy nhất có ở LBNB như Californium chỉ có thể tổng hợp trên máy gia tốc với khối lượng vô cùng hạn chế và giá đắt hơn kim loại vàng nhiều nhiều lần.

Thiết bị gia tốc từ nhỏ đến lớn, từ những máy gia tốc vòng tròn Cyclotrron và Bevatron, hay máy gia tốc các hạt nặng thẳng HILAC và SuperHILAC. Hoặc có thể kết hợp các máy gia tốc vòng tròn và thẳng với nhau để gia tốc các hạt nặng đạt cường độ và vận tốc như mong muốn.

Máy gia tốc thẳng Super HILAC ở LBNL. (Ảnh: Science Photo Library)

Và thiết bị khối phổ chứa khí mang tên BGS (Gas-Filled Separator) là cỗ máy hiện đại, hữu hiệu nhất để phân ly và nhận dạng những hạt nhân mới đang săn tìm qua số khối A, động năng …

Những con người khổng lồ…

Không có trung tâm nghiên cứu nào trên thế giới hội tụ được những con người khổng lồ, những trí tuệ tuyệt vời từ nhiều nơi trên thế giới như ở LBNL.

Đặc biệt, không ở đâu có mật độ “đậm đặc chất Nobel” như ở Phòng thí nghiệm quốc gia Berkley LBNL, với 11 nhà Nobel vật lý và hoá học, những tên tuổi: Ernest Lawrence, Glenn T. Seaborg, Edwin M. McMillan, Owen Chamberlain, Emilio G. Segrè, Donald A. Glaser, Melvin Calvin, Luis W. Alvarez, Yuan T. Lee, Steven Chu, và George F. Smoot.

Ngoài ra, cũng ở LBNL, 57 nhà nghiên cứu là thành viên của Viện Hàn lâm khoa học Mỹ (NAS), 13 người được tặng thưởng huân chương khoa học quốc gia, 18 kỹ sư được bầu chọn vào viện hàn lâm công nghệ quốc gia v.v…

Và chính ở đây, tại LBNL, con thuyền săn tìm kho báu các nguyên tố siêu nặng được chèo lái bởi vị thuyền trưởng tài ba - nhà hoá học huyền thoại Glenn T. Seaborg.

Chính bản thân Seaborg trực tiếp chỉ đạo hoặc là tác giả chính của các công trình phát minh 10 nguyên tố siêu uran sau đây: Plutonium (nguyên tố 94, ký hiệu Pu, năm phát minh 1940), Nobelium (102, No, 1957), Curium (96, Ci, 1944), Americium (95, Am, 1945), Berkelium (97, Bk, 1949), Californium (98, Cf, 1955), Einsteinium (99, Es, 1962), Fermium (100, Fm, 1962), Medelevium (101, Md, 1965) và Seaborgium (106, Sg, 1974).

Và việc đặt tên cho nguyên tố 106 là Seaborgium đã đưa Green Seaborg vào danh sách 10 người trong lịch sử được mang tên nguyên tố hoá học, đó là Curies (Cm-96), Einstein (Es-90), Fermi (Fm-100), Mendeleev (Md-101), Nobelium (No-102), Lawrence (Lw-103), Rutherford (Rf-104), Seaborg (Sg-106), Bohr (Bh-107), Meitner (Mt-107). Trong đó, Glenn Theodore Seaborg là một ngoại lệ lịch sử, người đầu tiên trên thế giới được mang tên một nguyên tố hoá học khi hãy còn sống.

Với những đóng góp lớn lao trong lĩnh vực nghiên cứu và khám phá các nguyên tố mới, nguyên tố siêu nặng, Seaborg và các cộng sự xuất sắc của ông ở Phòng thí nghiệm quốc gia Berkley LBNL thực sự được cộng đồng khoa học toàn thế giới tôn vinh và ngưỡng mộ.