ایزوتوپ تازه کشف شده اکسیژن از همه انتظارات ما برای رفتار این عنصر فراتر می رود. این ایزوتوپ اکسیژن 28 است و دارای بیشترین تعداد نوترون های مشاهده شده در هسته اتم اکسیژن است. برخلاف آنچه دانشمندان برای پایداری اکسیژن 28 انتظار داشتند، این ایزوتوپ به سرعت تجزیه می شود و هر آنچه را که در مورد اعداد جادویی در هسته می دانیم به چالش می کشد.
هسته حاوی ذرات زیر اتمی به نام “نوکلئون” است که از پروتون و نوترون تشکیل شده است. عدد اتمی یک عنصر با تعداد پروتون های آن تعریف می شود. با این حال، تعداد نوترون ها می تواند متفاوت باشد. عناصر با تعداد نوترون های مختلف ایزوتوپ نامیده می شوند. اکسیژن 8 پروتون دارد. با این حال، می تواند تعداد متفاوتی نوترون داشته باشد.
پیش از این، بیشترین تعداد نوترون مشاهده شده 18 عدد بود و در ایزوتوپ اکسیژن-26 رخ می داد (8 پروتون به اضافه 18 نوترون برابر با 26 نوکلئون). اکنون تیمی به سرپرستی یوسوکه کوندو، فیزیکدان هسته‌ای از موسسه فناوری توکیو در ژاپن، دو ایزوتوپ جدید اکسیژن را که قبلاً هرگز ندیده‌ایم، کشف کرده‌اند: اکسیژن-27 و اکسیژن-28 که به ترتیب دارای 19 و 20 نوترون هستند. به ترتیب.
به گزارش ScienceAlert، تحقیقات اخیر محققان در کارخانه پرتو ایزوتوپ رادیواکتیو انجام شده است. این مرکز شتاب دهنده حلقه ای برای تولید ایزوتوپ های ناپایدار طراحی شده است. تیم تحقیقاتی ابتدا پرتوی از ایزوتوپ های کلسیم-48 را به سمت هدف بریلیوم شلیک کرد تا اتم های سبک تری مانند فلوئور-29 (ایزوتوپ فلوئور با 9 پروتون و 20 نوترون) ایجاد کند. در مرحله بعد، پس از جداسازی، فلوئور-29 با هدف هیدروژن مایع برخورد کرد تا یک پروتون را حذف کند و اکسیژن-28 تولید کند.
تصویری از مراحل آزمون محققین
تلاش های محققان شگفت انگیز و در عین حال موفقیت آمیز بود. هر دو اکسیژن-27 و اکسیژن-28 ناپایدار هستند و فقط برای یک لحظه قبل از تجزیه به اکسیژن-24 و سه یا چهار نوترون آزاد وجود دارند. اینجاست که داستان Oxygen-28 جالب می شود.
هر دو اعداد 8 و 20 اعداد جادویی برای پروتون ها و نوترون ها در نظر گرفته می شوند و در واقع ویژگی هایی هستند که نشان می دهند اکسیژن-28 باید پایدار باشد. تعداد کل نوکلئون‌ها به این بستگی دارد که نوکلئون‌های اضافه شده چگونه بر پایداری سهمیه‌های پروتون و نوترون که پوشش هسته‌ای نامیده می‌شود، تأثیر می‌گذارند.
به تعداد نوکلئون هایی که هسته را پر می کنند عدد جادویی می گویند
عدد جادویی در فیزیک هسته ای تعداد نوکلئون هایی است که یک هسته را به طور کامل پر می کنند، بنابراین هر پوسته جدید با یک شکاف انرژی بزرگ با پوسته قبلی متفاوت است. هسته ای با پوسته های نوترونی و پروتون که هر کدام عدد جادویی خاص خود را دارند، دارای جادوی مضاعف هستند و گفته می شود که بسیار پایدار است.
بیشتر اکسیژن روی زمین (از جمله هوایی که تنفس می کنیم) شکل جادویی دوگانه اکسیژن یعنی اکسیژن 16 است. برای مدت طولانی فرض بر این بود که اکسیژن-28 دومین ایزوتوپ جادویی اکسیژن بعد از اکسیژن-16 است. با این حال، تلاش های قبلی برای یافتن آن کافی نبوده است.
جالب توجه است که شواهدی در سال 2009 ظاهر شد مبنی بر اینکه اکسیژن-24 می تواند جادوی دوگانه باشد. این شواهد نشان داد که 16 می تواند یک عدد جادویی باشد. تحقیقات کوندو و همکارانش ممکن است توضیح قانع کننده ای برای این مشکل ارائه دهد. در حالی که نتایج آنها نشان می دهد که پوسته نوترونی پر نشده است، آنها این سوال را مطرح می کنند که آیا 20 می تواند یک عدد جادویی برای نوترون ها باشد.
به نظر می رسد یافته های اخیر با پدیده ای به نام جزیره وارونگی برای ایزوتوپ های نئون، سدیم و منیزیم مطابقت دارد. پدیده ای که در آن پوسته 20 نوترون بسته نمی شود. ظاهراً این مشکل به Fluorine-29 و Oxygen-28 ترجمه می شود.
درک بهتر پوسته نوترونی غیر بسته به طور عجیبی نیازمند تحقیقات بیشتر در مورد هسته توسط محققان در حالت هیجان‌زده و انرژی بالاتر است. احتمالا راه های دیگری برای تشکیل اکسیژن 28 وجود دارد. اگرچه بررسی این موضوع بسیار دشوار است. اکنون یافته‌های جالب تیم تحقیقاتی نشان می‌دهد که هسته‌های جادویی تکراری می‌توانند بسیار پیچیده‌تر از آنچه قبلاً می‌دانستیم باشد.
۵۸۵۸