| nguyên tử |
dt. Phần nhỏ nhất của vật chất: Người ta đã biết từ lâu vật chất gồm có nhiều nguyên-tử. Người ta xem mỗi nguyên-tử như là cái phần nhỏ nhất có thể có và nếu chia nó ra nữa thì người ta không còn có thể gọi nó tên là gì nên nguyên-tử là cái phần nhỏ nhất rồi. Có thể tưởng-tượng hình-thể của một nguyên-tử như thế nầy: ví dụ thân-thể của mình thâu lại như là một sợi tóc. Một nguyên-tử, có thể so sánh như là một sợi tóc đối với thân-thể con người; một ví dụ nữa: nguyên-tử nhỏ cho đến đổi một giọt nước gồm có nguyên-tử khinh-khí và dưỡng khí, có chừng 10.000.000.000.000.000 triệu nguyên-tử. Tuy nhỏ như vậy, nhưng nguyên-tử không phải là nhỏ một cách đến không có hình thù. Người ta chưa ai thấy được một nguyên-tử cho dẫu với một kính hiển-vi cực kỳ lớn. Song người ta vẫn tìm ra nguyên-tử, chẳng hạn như người ta có thể chụp được dấu xê dịch của những nguyên-tử với một máy chụp hình tinh xảo có thể so sánh như là một hơi khói lạt phảng phất sau một luồng gió cuốn. Như vậy có nghĩa là nguyên-tử có thực. Người ta chia mỗi nguyên-tử ra ba phần chính: électron, proton và neutron. Phần nhiều hơn hết trong một nguyên tử là électron. Những électrons có thể bay ra khỏi các kim loại như là hơi nước; người ta có thể vung nó ra bằng cách lay các nguyên-tử động chạm với nhau. Nó phát ra từ những chất phóng xạ như là tia lửa ra khỏi lòng súng. Ta có thể phân tách các électron - ta thường dịch là điện tử - có thể phân tách các điện tử ra khỏi nguyên-tử bằng nhiều phương pháp. Một điện-tử có làm cách gì đi nữa thì cũng giống một điện tử khác. Điện-tử như vậy, tự nhiên là nhỏ hơn nguyên-tử. Tính-chất của nó đặc biệt hơn cả là có mang điện nên vì đó mà gọi là điện tử. Thế nên, ta có thể tưởng tượng hình-thù của nó như là cái hột cũng giống như vật-chất và người ta biết có một hơi điện cực nhỏ ở điện-tử. Điện-tử chỉ mang một thứ điện âm hay âm điện và ở chỗ nào cũng có nó và có một cuộc đời riêng biệt không dính dấp với ai và rất dễ dàng rời khỏi nguyên-tử. Một phần khác của nguyên-tử có thể quá quắt hơn. Người ta thường gọi nó là pronton - âm ra là pơ-ro-ton - kích thước của một pơ-ro-ton cũng giống như một điện-tử nhưng mà trọng lượng của nó thì dữ dội lắm, tương đối với điện-tử nó nặng hơn 2000 lần. Nặng cho đến nổi nó choáng gần hết trọng lượng của nguyên tử. Đó là đối với nguyên-tử chớ theo cái lối cân lường của ta thì có nghĩa lý gì. Có thể so sức nặng giữa nguyên-tử và pơ-ro-ton như trái cam đối với quả đất. Quan hệ về sức điện của một pơ-ro-ton không tuỳ lớn nhỏ hay nặng nhẹ, mà quan hệ là pơ-ro-ton đã mang một dương điện. Song số lượng điện thì trong électron cũng như trong proton, chỉ có cái dấu hiệu của điện-tích là khác. Một pơ-ro-ton phân tách ra khỏi nguyên-tử khó hơn là một điện-tử. Nó nằm sâu vào trong nguyên-tử, ở trung tâm ở trong cái lòng cứng của nguyên-tử mà ta thường gọi là "nhân" Điện-tử thì chỉ nằm bên phần ngoài nguyên-tử. Bây giờ ta thử biết qua về sự cấu thành của nguyên-tử. Trái với sự cấu thành như một khối cứng, - như một hòn bi chẳng hạn - nguyên-tử có một sự cấu tạo gián-đoạn, không đều rời rạc như một thái-dương-hệ thâu nhỏ lại. Trọng lượng của nguyên-tử đáng lẽ chia đều cho cùng thể-tích thì lại dồn vào trong lõm, trong cái nhân và cái nhân ấy giống như là mặt trời là cái lõm giữa của thái dương-hệ. Xung quanh khối trung tâm ấy, cái nhân ấy, thì xoay vòng mãi mãi những điện-tử, ví như là một làn mây che đậy cái nhân chống lại với những nguyên-tử bên cạnh. Khi nào vào giữa một nguyên-tử người ta gặp cái lớp mây, điện tử xoay tròn ấy, chính ở biên giới của lớp mây ấy mà định kích-thước của nguyên-tử. Nhưng cũng như ranh giới của một làn mây, ranh giới của nguyên-tử khó lượng được. Cái trống không, cái khoảng rộng trống giữa nguyên tử với điện-tử thiệt là đặc biệt. Cái nhân và những điện-tử mà một nguyên-tử mang ở nó nhỏ hơn lối 100.000 lần một nguyên-tử nguyên. Nếu một nguyên tử làm lớn ra như một gian phòng thì những điện-tử có thể bay lượn ở trong phòng. Cái cấu-tạo lớn nhất trong sự cấu thành nguyên-tử là khoảng trống không! Nhưng, trong khoảng trống không ấy, có những sức tác-dụng lớn lao, tương đối thì lớn hơn cái sức xoay lượn của con ruồi xanh ở trong phòng nhiều. Muốn tránh cái màng nhện nhân ở lõm vây bủa, con ruồi phải bay ở trong gian phòng với một tốc lực vô cùng phi thường. Nguyên-tố đơn nhất có lẽ là nguyên-tử khinh-khí. Nó cũng có một cái nhân mà chung quanh có một điện-tử xoay tròn. Cái nhân khinh-khí nầy cũng rất đơn giản: nó là một pơ-ro-ton. Như vậy, nguyên-tử mang một tích dương điện - nhân ở giữa - và một tích âm điện - điện-tử quanh chung quanh cái nhân. Sự cọng chung của một tích-điện dương và một tích-điện âm, mỗi bên mỗi đơn-vị, sẽ có một tích-điện ngang với số không. Nguyên-tử theo cách tác-động về điện thì rất trung -hoà. Sự ấy rất đúng không chỉ đối với nguyên-tử mà đối với tất cả các nguyên-tử khác và muốn như vậy, cái nhân của mỗi nguyên-tử phải có một số đơn-vị tích-điện dương tương đương với số điện-tử chung quanh. Nguyên-tử khinh-khí, là trường hợp thường mà mỗi thứ có một tích-điện. Trong nguyên-tử khinh-khí, qua khoảng trống không ở giữa nhân và điện-tử, có một sức hấp dẫn về điện giữa các tích điện khác nhau - giữa pơ-ro-ton dương nghĩa là cái nhân và điện-tử âm. Sức hấp dẫn ấy giữ sự thăng bằng của nguyên-tử cũng như sức hấp dẫn giữa mặt trời và các hành tinh chung quanh giữ cho chúng nó khỏi lang bang trong vùng các định tinh. Sự thật thì sức hấp dẫn trên đây đủ giữ sự thăng bằng giữa những nguyên-tử và sự liên-lạc giữa một nguyên-tử với một nguyên tử khác. Trong cái vũ-trụ nhỏ bé của nguyên-tử và điện-tử, sự hấp dẫn không nắm một vai trò nào quan hệ cả. Tất cả đều là điện và toàn thảy những lực lượng cố-hữu của vạn vật đều là điện cả. Muốn cấu thành nguyên-tử khinh-khí, chỉ cần có điện-tử và pơ-ro-ton là đủ. Thế còn cái (neutron) - trung hoà tử - làm gì như ta đã kể ra trên kia? Trung-hoà tử có một trọng lượng gần gần như của pơ-ro-ton, chỉ khác là trung hoà chớ không mang một tích-điện nào cả. Chúng ta sẽ biết rằng trung hoà tử rất cần cho sự cấu tạo những nguyên-tố khác hỗn tạp hơn. Chẳng hạng nguyên-tử hê-li (xt. nầy) có hai điện-tử xoay quanh cái nhân. Nguyên-tử li-thi (lithium) có ba điện-tử. Nguyên-tử quang-trọng hơn cả là u-ra nhom (uranium) có 92 điện-tử cấu thành một đám mây quanh cái nhân. Nhưng cho dẫu có bao nhiêu điện tử đi nữa, tất cả những nguyên-tử trên đều trung-hoà. Như vậy, những nguyên-tử ấy có bao nhiêu pơ-ro-ton thì có bao nhiêu é-lec-tron (điện-tử), có bao nhiên đơn vị tích-điện dương thì có bấy nhiêu tích điện âm. Tất cả những pơ-ro-ton đều dồn vào trong nhân, rất xa điện-tử. Song ta đã biết rằng tất cả trọng lượng của những pơ-ro-ton nằm dồn ở trung tâm nguyên-tử, bao giờ cũng vẫn dưới trọng lượng tất cả của nguyên-tử và đối với những nguyên-tử hỗn-tạp thì lại còn nhỏ hơn nữa. Có một trường hợp riêng biệt là đối với khinh-khí mà cái nhân chỉ mang có một pơ-ro-ton, nhưng sự thiếu hụt đó về trọng lượng đã có trung-hoà-tử thế vào. Mục-đích của trung-hoà-tử ở trong nhân không phải chí riêng là phụ thêm trọng lượng. Vai trò của nơ-tơ-ron trong một sự cấu-tạo nguyên-tử cũng như hồ hay xi-măng trong việc xây cất nhà. Chính nơ-tơ-ron là phần tử giữ cái sường cốt. Trong nhân, tất cả các pơ-ron-ton đều có những tích-điện giống nhau, như vậy sẽ có một sức xô đẩy nhau rất mạnh. Song may lại có những nơ-tơ-ron, bạn bè đồng thuyền của nó, nên giữ được sự trung-hoà với nhau. Nhưng nếu hai vật cọ xát với nhau, như một cây viết và một miếng nỉ chẳng hạn, thì một vài điện-tử nằm bên ngoài sẽ rời đi, sẽ tách ra và qua bên một nguyên-tử khác. Nếu một ít điện-tử bên miếng nỉ mất đi nghĩa là thiếu mất tích điện âm, nó sẽ có tích-điện dương. Trái lại đối với cây viết cũng thế. Ta thấy rằng sự truyền điện từ chỗ nầy qua chỗ kia là khi nào điện-tử thiếu và thừa đi một chỗ nào. // Bom nguyên tố - Đã lâu lắm, cái mộng của loài người là tạo nên được những nguyên-tố, những chất nguyên-tố hay những đơn-chất, nghĩa là làm cái việc mà các nhà luyện-kim thường mơ tưởng. Trong suốt thế-kỷ 19, hoá-học đã nhứt định rằng những nguyên-chất như vàng, như bạc đều không thể hoá ra được. Nhưng các nhà thông thái qua thế-kỷ sau đã không còn nghĩ như vậy: họ đã tìm ra hơn chất ra-đi (radium) đã cho thêm chất ra-đon và hê-li những đơn chất ít phân biệt nhau nhiều như trước kia người ta vẫn tưởng, và không bao lâu người ta cho biết rằng những đơn chất ấy đều gồm những cấu-tử (constituant; xt. nầy) thông thường như pơ-ro-ton nơ-tơ-ron và é-lec-tron (hay pơ-ro-ton, trung hoà tử và điện tử). Người ta liền nghĩ ngay đến việc biến-nguyên chất mà thiên-nhiên thường làm. Muốn như vậy, cần phải đạp đổ những phương-cách cũ kỷ về hoá-học xưa và tìm những phương pháp mới. Năm 1919, nhà hoá học Anh Rutherford đã đạt mục đích bằng cách bức phá những nhân nguyên-tử theo cách: bắn phá chất a-zot (azote: đạm khí) với những phần nhỏ alpha của chất po-lo-nhom (polonium) và như vậy đã gỡ ra được nhiều nhân khinh-khí. Lối biến nguyên-chất trên đây có thể viết theo cách hoá-học như thế nầy: hôli + đạm khí h dưỡng khí, + khinh khí. Chỉ một hàng ấy cũng đủ làm cho các nhà thông thái xưa kinh hoảng. Tuy sự biến nguyên-chất ấy chỉ mới làm được trong một số nguyên-tử rất ít, nhưng mà bước đầu đã đạt tới. Phương-pháp mới trên đây được nhiều người dùng. Muốn các tia al-pha được công hiệu người ta làm cho nó đi mau hơn bằng cách để nó vào trong một điện-thế thật mạnh. Nhà thông thái Mỹ Van de Graf, chế ra một máy phát-điện mạnh bằng mấy triệu vôn - song cách dùng còn bất tiện lắm. Một nhà thông thái khác Lawrence chế ra một thứ máy mới gọi là cyclotron, nó tỷ như một cái ná bằng điện; những pơ-ro-ton bắn ra vạch thành những đường xoắn ốc và chịu một số điện-thế thật mạnh. Năm 1934, nhà thông thái Ý, ông Fermi bày ra một thứ đạn khác gọi là nơ-tơ-ron, sự trung hoà về điện của nó - như ta đã thấy đầu bài - làm cho nó đàn áp được sức xô đẩy của nhân và giúp cho nó đi lần vào trong nhân mà phân tán nó ra. Cùng năm trên đây, vợ chồng nhà thông thái Joliot-Curie, tìm ra được tính phóng-xạ nhân tạo (radio-activité artificielle) bắn phá chất aluminium bằng những nhân hê-li, họ tìm ra được một chất lân (hay phốt-pho: phosphore) phógn xạ. Sau đó, người ta tìm thêm nhiều thứ nữa và nhận ra rằng phần nhiều các đơn chất đều có những chất đồng-vị (chất giống như đơn-chất do người chế hoá ra, chỉ khác ở trọng lượng nguyên-tử) những chất dồng vị ấy đều có tính cách phóng xạ. Những thể phóng xạ nhân tạo dễ chế và dễ dùng hơn chất ra-di (radium) đã được các nhà thông thái đua nhau làm ra. Năm 1940 Ông Mac Millan (Mỹ) tìm ra chất nép tu-nhom (neptuniom) Sau chất u-ra-nhom và mang hiệu đơn-chất số 93. Nép-tu-nhom phân tán, sẽ tự-nhiên tạo thành một chất khác gọi là pơ-lu-tô-nhom mang số 94. Sau lại, ông Seaborg (Mỹ) tìm ra được chất a-me ri nhom (americium) mang số 95 rồi chất cu-nhom (curium) mang số 96. Làm lại cuộc thí nghiệm của Fermi, hai nhà thông thái Đức Hahn và Strassman, nhận thấy rằng những nhân u-ra-nhom bị những điện-tử bắn phá sẽ bể ra, phân tán ra thành những nhân nhẹ hơn. Hiện tượng ấy phát ra một phần năng lượng quan trọng, nhưng tương đối với nguyên-tử mà thôi, chớ đối với chúng ta thì không nghĩa lý gì. Hơn thế nữa, ông Joliot Curie, nhận xét rằng một cái nhân u-ra-nhom khi bể ra sẽ phát ra nhiều nơ-tơ-ron, những nơ-tơ-ron nầy có thể đánh bể những cái nhân khác và liên tiếp như thế; một sự phản-ứng liên-tiếp có thể được lắm, theo một tỉ lệ lớn hơn, đối với loài người. Nguyên tắc để làm ra một thứ bom mới đã có rồi: gây ra một sự phản-ứng liên-tiếp trên một khối u-ra-nhom lớn. Nhiều nước đua nhau làm bom ấy. Và như ta đã thấy, quả bom nguyên-tử đầu tiên đã rơi xuống đảo Hi-ro-shi-ma ngày mồng 6 tháng 9 năm 1945. Ngày nay thì không chỉ Mỹ độc quyền về thứ bom ấy, mà Nga cũng đã có rồi. Bom nguyên-tử bom-be atomique. |
