اکسیژن-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 هستهای ثبات.
اکسیژن ایزوتوپ های زیادی دارد. همه 8 پروتون (Z) در هسته خود دارند اما از نظر تعداد نوترون ها (N) متفاوت هستند. ایزوتوپ های پایدار هستند 16O, 17ا و 18O که به ترتیب دارای 8، 9 و 10 نوترون در هسته خود هستند. از بین سه ایزوتوپ پایدار، 16O فراوان ترین است و حدود 99.74 درصد از کل اکسیژن موجود در طبیعت را تشکیل می دهد.
اخیرا شناسایی شده است 28ایزوتوپ O دارای 8 پروتون (Z=8) و 20 نوترون (N=20) است. انتظار می رفت که این عدد پایدار باشد زیرا الزامات عدد "جادویی" را در مورد پروتون ها و نوترون ها برآورده می کند (جادوی مضاعف) اما مشخص شد که عمر کوتاهی دارد و به سرعت تجزیه می شود.
چه چیزی باعث پایداری هسته اتم می شود؟ پروتون ها و نوترون های دارای بار مثبت چگونه در هسته اتم کنار هم قرار می گیرند؟
Under standard shell-model of هستهای 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.
در حال حاضر، 2، 8، 20، 28، 50، 82 و 126 به طور کلی اعداد "جادویی" در نظر گرفته می شوند.
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 هستهای structure. For example, 16O، پایدارترین و فراوان ترین ایزوتوپ اکسیژن دارای Z=8 و N=8 است که اعداد جادویی و موردی از جادوی مضاعف هستند. به طور مشابه، ایزوتوپ اخیراً شناسایی شده است 28O دارای Z=8 و N=20 است که اعداد جادویی هستند. از این رو، انتظار می رفت که اکسیژن-28 پایدار باشد، اما مشخص شد که در یک آزمایش ناپایدار و کوتاه مدت است (اگرچه این یافته تجربی هنوز در آزمایش های مکرر در تنظیمات دیگر تأیید نشده است).
پیش از این، 32 به عنوان عدد نوترون جادویی جدید پیشنهاد شده بود، اما در ایزوتوپ های پتاسیم به عنوان عدد جادویی یافت نشد.
Standard shell-model of هستهای structure, the current theory explaining how atomic nuclei are structured seem to insufficient at least in the case of 28ایزوتوپ ای
نوکلئون ها (پروتون ها و نوترون ها) در هسته با نیروی هسته ای قوی کنار هم نگه داشته می شوند. درک پایداری هسته ای و چگونگی شکل گیری عناصر در درک بهتر این نیروی اساسی نهفته است.
***
منابع:
- موسسه فناوری توکیو اخبار تحقیقاتی - کاوش هسته های غنی از نوترون های سبک: اولین مشاهده اکسیژن-28. تاریخ انتشار: 31 آگوست 2023. موجود در https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383
- Kondo، Y.، Achouri، NL، فالو، HA و همکاران اولین مشاهده از 28O. طبیعت 620 ، 965-970 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6
- وزارت انرژی ایالات متحده 2021. اخبار – جادو برای نوترون شماره 32 از بین رفته است. موجود در https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32
- Koszorús، Á.، Yang، XF، Jiang، WG و همکاران شعاع بار ایزوتوپ های پتاسیم عجیب و غریب، نظریه هسته ای و ویژگی جادویی آن را به چالش می کشد N = 32. نات. فیزیک 17 ، 439-443 (2021). https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5
***
