科学家发现重化学元素能够突破量子力学理论

一系列涉及元素周期表最难理解的元素的复杂实验颠覆了科学界的一些长久以来的信条。

佛罗里达州立大学的研究人员发现，量子力学的理论并不足以解释元素周期表一些稀有重元素。相反，另一个著名的科学理论——爱因斯坦的相对论，能够解释元素周期表最后一些元素的性质。

该研究发表在《Journal of the American Chemical Society》杂志上。

量子力学本质上是能够解释分子的基本规则和完全解释元素周期表上大部分的元素的化学性质。但是，佛罗里达州立大学化学教授homas Albrecht-Schmitt发现，这些规则就元素周期表那些不太知名的重元素而言会被爱因斯坦的相对论推翻。

homas Albrecht-Schmitt教授

“这就像是在另一个宇宙，因为这是你在日常元素看不到的化学”Albrecht-Schmitt说。

这项研究花了三年多完成，涉及元素周期表的元素锫，Bk。佛罗里达州立大学和总部在佛罗里达州立大学的国家高磁场实验室24个研究者参与该实验，Albrecht-Schmit制造的锫化合物表现出不寻常的化学性质。

他们没有遵循量子力学的正常规则。

具体来说，锫原子周围的电子没有像较轻的元素如氧、锌或银那样安排自己的组织方式。通常情况下，科学家们期望看到电子都面向同一个方向排列。就像铁充当磁铁一样。

然而，这些简单的规则不适用于元素锫及后面元素，因为有一些电子与科学家们预测的排列相反。

Albrecht-Schmitt和他的团队意识到爱因斯坦的相对论实际上可以解释他们在锫化合物所看到的。根据相对论，运动越快，质量越重。因为这些重原子的原子核是高度带电的，电子接近光速运动。这使他们变得比正常重，适用于电子行为的典型规则开始打破。

Albrecht-Schmit说t当他和他的团队开始观察到该过程这是“令人兴奋的”。

“当你看到这个有趣的现象，你开始问自己一些问题，像你怎么能让这些现象更强或关闭它,”Albrecht-Schmitt说。“几年前，甚至没有人认为你能够制造出锫化合物。”

锫主要用来帮助科学家合成新元素，比如去年添加到元素周期表的117号元素Tennessine。但目前对该元素元素——或者元素周期表几个临近元素——能用来干什么或者的它的功能。

美国能源部给了Albrecht-Schmitt 13毫克锫，比用于研究的其他任何人多大约1000倍。为了进行这些实验，他和他的团队不得不加快进度。元素会在320天内减少一半，,这时它无法稳定进行实验。