2007年3月29日
研究人员罗格斯，新泽西州立大学钚是一种以制造原子武器和发电厂燃料而闻名的元素。虽然钚的复杂核特性众所周知，但它作为金属或化合物的特性常常让科学家们摸不着头脑。
罗格斯大学的物理学家在本周著名的国际科学杂志《自然》上撰文称，在固体钚金属中，价电子——控制原子如何相互结合的电子——在很短的时间内在不同轨道之间波动。相比之下，早期的理论规定了这些轨道中固定数目的价电子。罗格斯大学的发现有助于解释钚的一些相反的特性:与许多金属不同，钚没有磁性，也不是电的良导体，在温度和压力的微小变化下，它的体积变化更大。
虽然作者的发现和研究方法主要是对其他寻求复杂材料清晰解释的研究人员感兴趣，但这些知识可能有一天有助于科学家创造更安全、更通用的核材料，用于能源、工业和医药。欧洲杯足球竞彩
罗格斯大学(Rutgers)物理学和天文学助理教授克里斯蒂安·霍勒(Kristjan Haule)说:“以前关于钚的组成的理论在我们研究的特定轨道(5f轨道)中放置了固定数量的价电子。”不同的理论给这个轨道分配了不同数量的电子——有些是4个，有些是5个，有些是6个。但无论理论给出的数字是多少，它都保持不变。每种理论都能解释这种元素的一些特征，但没有一个理论能解释所有的实验证据。”
罗格斯大学的方法放弃了5f轨道中固定或唯一数目价电子的想法。“我们重新探讨了固体的效价概念，”Haule说。“虽然这在自然界中很少发生，但我们认为，作为固体结构的一部分，原子的价电子数量应该有可能在轨道之间波动。”
事实证明，钚尤其适合表现出这种行为。罗格斯大学的物理学家们确定，几乎80%的情况下，5f轨道上有5个电子。几乎20%的情况下，有6个，不到1%的情况下，有4个。
“一种允许价电子波动的理论可以解释科学家在实验室实验中观察到的特性，”Haule说，并引用了最近使用x射线吸收和电子能量损失光谱的结果。“此外，该理论还准确预测了相邻的两种元素镅和curium的性质，这两种元素具有相似的原子结构，但磁性和电性能却有很大差异。”
新的方法涉及到两种现有理论的合并，即局部密度近似和动态平均场理论，或LDA+DMFT。单独来看，他们和其他人都无法解释所有观测到的钚的物理特性。
豪勒和他的同事所做的工作是物理学的一个分支，被称为凝聚态物理学，研究固体和液体物质的物理性质。特别是，他们的工作集中在强相关的材料，这些材料有强烈的相互作用的电子，因此，不能用理论来描述电子是很大程度上独立的欧洲杯足球竞彩实体。放射性金属，如钚，和它们的元素周期表邻居，即稀土元素，是强相关材料的例子，它们的f轨道中电子高度局域化。欧洲杯足球竞彩在这些元素中，大部分的物理特性，如电阻率和磁性特性，取决于f轨道电子。发表在《自然》杂志上的研究结果加强了预测所有这些复杂材料特性的方法。欧洲杯足球竞彩
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