Deguonis-28 (28O), the heaviest rare isotope of oxygen has been detected for the first time by Japanese researchers. Unexpectedly it was found to be short-lived and unstable despite meeting the “magic” number criteria of branduolinis stabilumas.
Deguonis turi daug izotopų; visų jų branduoliuose yra 8 protonai (Z), tačiau skiriasi neutronų skaičius (N). Stabilūs izotopai yra 16O, 17O ir 18O kurių branduoliuose yra atitinkamai 8, 9 ir 10 neutronų. Iš trijų stabilių izotopų, 16O yra gausiausias ir sudaro apie 99.74% viso gamtoje randamo deguonies.
Neseniai aptikta 28O izotopas turi 8 protonus (Z=8) ir 20 neutronų (N=20). Buvo tikimasi, kad jis bus stabilus, nes atitinka „stebuklingo“ skaičiaus reikalavimą tiek protonų, tiek neutronų atžvilgiu (dvigubai magija), tačiau buvo nustatyta, kad jis trumpalaikis ir greitai suyra.
Kas daro atomo branduolį stabilų? Kaip teigiamai įkrauti protonai ir neutronai laikomi kartu atomo branduolyje?
Under standard shell-model of branduolinis structure, protons and neutrons are thought to occupy shells. There is a limit on optimal number of nucleons (protons or nucleons) that can be accommodated a given “shell”. Nuclei are compact and more stable when “shells” are fully filled with a “specific numbers” of protons or neutrons. These “specific numbers” are called “magic” numbers.
Šiuo metu 2, 8, 20, 28, 50, 82 ir 126 paprastai laikomi „stebuklingais“ skaičiais.
When both number of protons (Z) and number of neutrons (N) in a nucleus equal “magic” numbers, its considered to be a case of “doubly” magic which is associated with stable branduolinis structure. For example, 16O, stabiliausias ir gausiausias deguonies izotopas turi Z=8 ir N=8, kurie yra „stebuklingi“ skaičiai ir dvigubos magijos atvejis. Panašiai ir neseniai aptiktas izotopas 28O turi Z = 8 ir N = 20, kurie yra stebuklingi skaičiai. Taigi buvo tikimasi, kad deguonis-28 bus stabilus, tačiau eksperimento metu buvo nustatyta, kad jis nestabilus ir trumpalaikis (nors šis eksperimentinis atradimas dar turi būti patvirtintas atliekant pakartotinius eksperimentus kitose sąlygose).
Anksčiau 32 buvo pasiūlytas kaip naujas stebuklingas neutronų skaičius, tačiau kalio izotopuose nebuvo nustatytas stebuklingas skaičius.
Standard shell-model of branduolinis structure, the current theory explaining how atomic nuclei are structured seem to insufficient at least in the case of 28O izotopas.
Nukleonus (protonus ir neutronus) branduolyje laiko kartu stipri branduolinė jėga. Branduolinio stabilumo ir elementų kūrimo supratimas priklauso nuo geresnio šios pagrindinės jėgos supratimo.
***
Nuorodos:
- Tokijo technologijos institutas. Mokslinių tyrimų naujienos – Šviesių neutronų turtingų branduolių tyrinėjimas: pirmasis deguonies-28 stebėjimas. Paskelbta: 31 m. rugpjūčio 2023 d. Prieiga https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383
- Kondo, Y., Achouri, NL, Falou, HA et al. Pirmasis pastebėjimas 28O. Gamta 620, 965–970 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6
- JAV Energetikos departamentas, 2021 m. Naujienos – 32 neutronų magija išnyko. Galima rasti adresu https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32
- Koszorús, Á., Yang, XF, Jiang, WG et al. Egzotiškų kalio izotopų krūvio spinduliai meta iššūkį branduolinei teorijai ir jos magiškam pobūdžiui N = 32. Nat. Fizik. 17, 439–443 (2021). https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5
***
