Pirmā skābekļa noteikšana 28 un kodola struktūras standarta apvalka modelis   

Skābeklis-28 (²⁸O), Japānas pētnieki pirmo reizi ir atklājuši smagāko retāko skābekļa izotopu. Negaidīti tika konstatēts, ka tas ir īslaicīgs un nestabils, neskatoties uz to, ka tas atbilst "maģiskā" skaitļa kritērijiem. kodola stabilitāte.  

Skābeklis ir daudz izotopu; visiem kodolos ir 8 protoni (Z), taču tie atšķiras neitronu skaita (N) ziņā. Stabilie izotopi ir ¹⁶O, ¹⁷O un ¹⁸O kuru kodolos ir attiecīgi 8, 9 un 10 neitroni. No trim stabilajiem izotopiem, ¹⁶O ir visizplatītākais, kas veido aptuveni 99.74% no visa dabā sastopamā skābekļa. 

Nesen atklāts ²⁸O izotopam ir 8 protoni (Z=8) un 20 neitroni (N=20). Bija paredzēts, ka tas būs stabils, jo tas atbilst “maģiskā” skaitļa prasībai gan attiecībā uz protoniem, gan neitroniem (dubultā maģija), taču tika konstatēts, ka tas ir īslaicīgs un ātri sabruka.  

Kas padara atoma kodolu stabilu? Kā pozitīvi lādēti protoni un neitroni tiek turēti kopā atoma kodolā?  

Saskaņā ar standarta apvalka modeli kodola struktūra, tiek uzskatīts, ka protoni un neitroni aizņem čaulas. Pastāv ierobežojums optimālajam nukleonu (protonu vai nukleonu) skaitam, ko var uzņemt noteiktā “apvalkā”. Kodoli ir kompakti un stabilāki, ja “čaulas” ir pilnībā piepildītas ar “konkrētu skaitu” protonu vai neitronu. Šos "konkrētos skaitļus" sauc par "maģiskiem" skaitļiem.  

Pašlaik 2, 8, 20, 28, 50, 82 un 126 parasti uzskata par "maģiskiem" skaitļiem. 

Ja gan protonu skaits (Z), gan neitronu skaits (N) kodolā ir vienāds ar “maģiskiem” skaitļiem, tas tiek uzskatīts par “dubultās” maģijas gadījumu, kas ir saistīts ar stabilu. kodola struktūra. Piemēram, ¹⁶O, visstabilākajam un visizplatītākajam skābekļa izotopam ir Z=8 un N=8, kas ir “maģiski” skaitļi un divkāršās maģijas gadījums. Tāpat arī nesen atklātais izotops ²⁸O ir Z=8 un N=20, kas ir maģiski skaitļi. Tādējādi tika gaidīts, ka Oxygen-28 būs stabils, taču eksperimentā tika konstatēts, ka tas ir nestabils un īslaicīgs (lai gan šis eksperimentālais atklājums vēl ir jāapstiprina atkārtotos eksperimentos citos iestatījumos).  

Agrāk 32 tika ierosināts kā jauns maģiskais neitronu skaitlis, bet netika konstatēts kā maģiskais skaitlis kālija izotopos. 

Standarta apvalka modelis kodola struktūra, pašreizējā teorija, kas izskaidro, kā tiek strukturēti atomu kodoli, šķiet nepietiekama vismaz ²⁸Ak izotops.  

Nuklonus (protonus un neitronus) kodolā satur kopā spēcīgs kodolspēks. Izpratne par kodolstabilitāti un to, kā tiek veidoti elementi, ir labāka izpratne par šo pamatspēku.  

***

Norādes:  

1. Tokijas Tehnoloģiju institūts. Pētniecības jaunumi – Vieglajiem neitroniem bagāto kodolu izpēte: pirmais skābekļa-28 novērojums. Publicēts: 31. gada 2023. augustā. Pieejams plkst https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383  

2. Kondo, Y., Achouri, NL, Falou, HA un citi. Pirmais novērojums par ²⁸O. daba 620, 965–970 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6 

3. ASV Enerģētikas departaments 2021. Jaunumi — The Magic Is Gone for Neutron Number 32. Pieejams: https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32  

4. Koszorús, Á., Yang, XF, Jiang, WG un citi. Eksotisko kālija izotopu lādiņa rādiusi izaicina kodolteoriju un tās maģisko raksturu N = 32. Nat. Fiz. 17, 439–443 (2021). https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5 

***