Вчені виявили небачену раніше форму кисню

Новий ізотоп кисню викликає сумніви уявлення про його поведінці. Кисень-28 має найбільшу відому кількість нейтронів в ядрі атома кисню.

Вчені очікували, що він буде стабільним, проте він виявився несподівано нестійким, що підриває уявлення про “магічні” числа частинок в ядерному атомі. Ядро атома містить субатомні частинки, які називаються нуклонами, що включають протони та нейтрони. Атомний номер елемента визначається кількістю протонів, але кількість нейтронів може змінюватись.

Ізотопи елементів із різним числом нейтронів відомі як ізотопи. Раніше найбільша кількість нейтронів в ізотопі кисню становила 18 у кисні-26 (8 протонів плюс 18 нейтронів дорівнюють 26 нуклонам). Однак група під керівництвом фізика-ядерника Йосуке Кондо з Токійського технологічного інституту виявила два нові ізотопи кисню: кисень-27 та кисень-28 з 19 та 20 нейтронами.

Дослідження проводилися на RIKEN Radioactive Isotope Beam Factory – прискорювачі циклотронного типу, призначеному для створення нестабільних ізотопів. У ході дослідження команда направила промінь ізотопів кальцію-48 на берилієву мішень, щоб отримати легші атоми, включаючи фтор-29 – ізотоп фтору з 9 протонами та 20 нейтронами. Потім фтор-29 зіткнувся з мішенню з рідкого водню, щоб відкинути протон і створити кисень-28.

Експеримент був успішним, але результат виявився несподіваним. І кисень-27, і кисень-28 виявилися нестабільними, існуючи лише мить, а потім розпадаючись на кисень-24 і 3 або 4 вільні нейтрони. Особливо цікавим є кисень-28, тому що 8 і 20 є “магічними” числами для протонів та нейтронів відповідно, що передбачає його стабільність.

Термін “магічне число” в ядерній фізиці означає кількість нуклонів, що повністю заповнюють оболонку, і кожна нова оболонка відрізняється від попередньої значної енергетичної різниці. Атомне ядро ​​з протонною та нейтронною оболонками, що містять магічні числа, відоме як подвійне магічне і вважається особливо стабільним. Джерело