گروهی بین‌المللی از شیمی‌دانان، به سرپرستی محققین دانشگاه ایالتی فلوریدا، گزارش نموده‌اند که قوانین مکانیک کوانتوم قادر به توجیه رفتار ۲۱ عنصر نهایی جدول تناوبی نمی‌باشد. در مقابل، نظریۀ مشهور آلبرت اینشتین، نسبیت (Relativity)، سازگاری بیشتری با رفتار این دسته از عناصر سنگین‌وزن دارد.
مکانیک کوانتوم مجموعه قوانینی است که چگونگی رفتار اتم‌ها را تعیین کرده و قادر است به خوبی رفتار اکثر عناصر جدول تناوبی را توجیه کند. ولی مطالعۀ جدیدی که در این زمینه انجام شده، چیز دیگری می‌گوید. بر اساس گزارش پژوهشگران دانشگاه ایالتی فلوریدا، هنگامی که پای عناصر سنگین و کم‌تر شناخته‌شدۀ جدول تناوبی به میان می‌آید، مکانیک کوانتوم صحنه را رها کرده و تئوری نسبیت جای آن را می‌گیرد.
محققان با آزمایش دسته‌ای از ترکیبات مشتق از برکلیم (Bk، عنصری رادیواکتیو با عدد اتمی ۹۷)، متوجه حکم‌فرمایی نوعی شیمی غیرعادی در این ترکیبات شدند. اتم‌های برکلیم از قوانین مکانیک کوانتوم پیروی نمی‌کردند.
رفتار متفاوت الکترون‌ها در اتم برکلیم یکی از همین علائم ناسازی با مکانیک کوانتوم است. الکترون‌ها در این اتم سنگین، پراکنش سازمان‌یافته‌ای را که در عناصر سبک‌تری از جمله اکسیژن و روی مشاهده می‌شود، بروز نمی‌دهند.
ما عموماً از الکترون‌ها انتظار داریم جهت‌گیری یکسانی داشته باشند. و همین رفتار است که خاصیت مغناطیسی آهن را ایجاد می‌کند. اما این قانون برای برکلیم و عناصر پس از آن صادق نیست. الکترون‌ها در این عناصر جهت‌گیری به مراتب متفاوت‌تری را از آن‌چه ما تا کنون متصور بوده‌ایم، به نمایش می‌گذارند.
وقتی مکانیک کوانتوم جای خود را به نسبیت می‌دهد
محققان پس از مشاهدۀ رفتار غیرمعمول الکترون‌ها در برکلیم، به این نتیجه رسیدند که چنین رفتاری از دیدگاه نسبیت به خوبی توجیه می‌شود. بر اساس این تئوری، هر چه سرعت حرکت جرم افزایش یابد، سنگین‌تر می‌شود.
مقالۀ مرتبط: نظریۀ نسبیت خاص؛ هم‌ارزی جرم و انرژی
از آن‌جایی که هستۀ این اتم‌های سنگین، به شدت باردار (مثبت) است، الکترون‌ها با کسری بزرگ‌تر از سرعت نور به دور هسته گردش می‌کنند. این مسئله باعث سنگین‌تر شدن الکترون‌ها و شکست قوانین مکانیک کوانتوم در این دسته از عناصر سنگین می‌شود.
نتایج این مطالعه در ژورنال American Chemical Society منتشر شده است.
