Σύμφωνα με την αστάθεια του οξυγόνου-28, τα νετρόνια του δεν είναι σωστά διατεταγμένα στα κελύφη. Η Maria Goeppert Mayer ανακάλυψε στα τέλη της δεκαετίας του 1940 ότι ορισμένοι πυρήνες - ειδικά αυτοί με 2, 8, 20, 28, 50 και 82 πρωτόνια ή νετρόνια - τείνουν να είναι πιο σταθεροί από ισότοπα παρόμοιας σύστασης. Χρησιμοποίησε αυτό το εύρημα για να αναπτύξει την έννοια του πυρηνικού κελύφους, στο οποίο τα ηλεκτρόνια είναι διατεταγμένα σε διαφορετικά ενεργειακά επίπεδα, όπως και τα πρωτόνια και τα νετρόνια στα άτομα.
Παρόμοια με τα ευγενή αέρια, τα ισότοπα έχουν τους λεγόμενους μαγικούς αριθμούς πρωτονίων, νετρονίων ή και των δύο και αποκτούν σταθερότητα έχοντας τα εξωτερικά γεμάτα κελύφη επειδή χρειάζεται πολλή ενέργεια για να μετακινηθούν στο επόμενο κέλυφος.
Αλλά σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα, ο μαγικός χαρακτήρας ορισμένων αριθμών νουκλεονίων μπορεί να παρουσιάζει διακυμάνσεις για πυρήνες που είναι γεμάτοι με νετρόνια. Τα πιο πρόσφατα στοιχεία παρήχθησαν από μια ομάδα με επικεφαλής τους επιστήμονες του Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Τόκιο που δημιούργησαν και μέτρησαν πυρήνες οξυγόνου-28 για πρώτη φορά. Αν και η διπλή μαγεία περιέχει οκτώ πρωτόνια και 20 νετρόνια, ο πυρήνας φαίνεται να αποσυντίθεται γρήγορα και να φιλοξενεί ένα ελαττωματικό εξωτερικό κέλυφος νετρονίων κατά τη σύντομη ύπαρξή του.
28Για να παράγουν και να ανιχνεύσουν το O, οι ερευνητές δημιούργησαν μια πολύπλοκη πειραματική εγκατάσταση στο Εργοστάσιο Ραδιενεργών Ισοτόπων RIKEN στο Wako της Ιαπωνίας.
Με την έντονη εστίαση μιας δέσμης πυρήνων ασβεστίου πλούσιων σε νετρόνια σε έναν στόχο από βηρύλλιο, παράγονται όλα εκτός από ένα επιπλέον πρωτόνιο. 28Δημιούργησαν διάφορους τύπους, συμπεριλαμβανομένου του φθορίου-29, το οποίο είναι πανομοιότυπο με το Ο.
ομάδα 29Διαχώρισε το F και το κατεύθυνε σε μια δεξαμενή υγρού υδρογόνου, που περιστασιακά απελευθέρωσε πρωτόνια ενός από τα εισερχόμενα ισότοπα. 28Το άφησε να κάνει. Το πιο δύσκολο κομμάτι ήταν να αποδείξουμε ότι το πλούσιο σε νετρόνια ισότοπο ήταν στην πραγματικότητα εκεί. Οι επιστήμονες το έκαναν αυτό χρησιμοποιώντας εξελιγμένους ανιχνευτές για να βρουν και τα πέντε αναμενόμενα προϊόντα διάσπασης: τέσσερα νετρόνια και ένα επιπλέον 24Αυτός ο πυρήνας.
Στο πείραμα, 28Λίγα στοιχεία έχουν παρασχεθεί για να υποστηρίξουν τη θεωρία ότι η υποτιθέμενη διπλή μαγική κατάσταση του Ο συμβάλλει σε οποιοδήποτε πλεονέκτημα σταθερότητας.
Επιστήμονες 28Πιστεύεται ότι το O έχει προσωρινό συντονισμό και εκπέμπει γρήγορα δύο ζεύγη νετρονίων. 26Γρήγορα σχηματίζει Ο, το οποίο είναι σχετικά σταθερό αλλά βραχύβιο. 24Πιστεύει ότι παρακολουθεί.
Επιπλέον, για να υποστηρίξουν τους ισχυρισμούς τους, και οι δύο 28Αυτος επισης 29Χρησιμοποιώντας μετρήσεις F, υποστηρίζουν ότι μερικά από τα εξωτερικά νετρόνια του πυρήνα του οξυγόνου διασχίζουν το ενεργειακό κενό και ρέουν σε άλλο κέλυφος, αποτρέποντας το σωστό κλείσιμο του κελύφους που προβλέπεται από τη θεωρία.
28Οι μετρήσεις πρέπει να επιβεβαιωθούν από περαιτέρω έρευνα για τον προσδιορισμό της πυρηνικής δομής του Ο. Όμως τα αποτελέσματα του RIKEN είναι συνεπή με προηγούμενες έρευνες που έδειξαν ότι οι μαγικοί αριθμοί δεν είναι αλάνθαστοι. Αν και είναι ελαφρώς βαρύτερα από το οξυγόνο, τα ισότοπα στοιχείων όπως το νέο και το μαγνήσιο δεν φαίνεται να έχουν κλειστά κελύφη όταν βομβαρδίζονται με 20 νετρόνια. Εξάλλου, 28Το τελικό υποπροϊόν της διάσπασης του Ο 24Είναι σε θέση να συσκευάσει τα 16 νετρόνια του (ένας αριθμός που δεν θεωρείται μαγικός) σε ένα κλειστό κέλυφος σθένους. Οι πυρηνικοί φυσικοί θα έχουν πολλές ευκαιρίες να μελετήσουν άλλους πυρήνες γεμάτους νετρόνια, χάρη στις πανίσχυρες εγκαταστάσεις όπως το RIKEN και την εγκατάσταση Σπάνιων Ισότοπων που θα δημιουργηθεί σύντομα.
Πηγή: Physics Today
📩 17/09/2023 22:25