Skābeklis-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 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?
Under standard shell-model of kodola 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.
Pašlaik 2, 8, 20, 28, 50, 82 un 126 parasti uzskata par "maģiskiem" skaitļiem.
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 kodola structure. For example, 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.
Standard shell-model of kodola structure, the current theory explaining how atomic nuclei are structured seem to insufficient at least in the case of 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:
- 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
- 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
- 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
- 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
***
