Внезапно выяснилось, что кислород-28 очень неустойчив, чего никто не ожидал. Учёные так и не смогли зафиксировать эти ядра, хотя считалось, что они будут необычайно стабильными из-за двух магических свойств.
Японские учёные впервые получили ядра кислорода-28 с 20 нейтронами. Теоретически должны быть дважды магическими и достаточно долгоживущими. Срок существования кислорода-28 оказался столь коротким, что его даже не удалось зарегистрировать. Похоже, представления об устройстве атомного ядра где-то сильно ошибочны. К таким выводам пришли Йосуке Кондо и коллеги в статье. опубликованной в журнале Nature.
Из школьной программы нам известно, что электроны в атоме располагаются на различных энергетических уровнях, и полное заполнение уровня придает атому химическую инертность, подобную свойствам благородных газов. устроеноАтомное ядро: протон и нейтроны (нуклоны) размещаются в слоях по принципу заполнения каждой оболочки отдельной областью, полное заполнение оболочек повышает стабильность всей системы. магическим числомЯдро особенно устойчиво, если содержит волшебное количество протонов и нейтронов.
В природе обнаружены пять двойных магических ядер, несколько изготовлены искусственно. Наиболее обычным из них является кислород-16 с восемью протонами и нейтронами (магическое число). Теория предсказывает существование двойного магического кислорода-28 (восемь протонов и двадцать нейтронов), который также должен быть исключительно устойчивым. Практика показала иной результат. Возможно, новые данные указывают на существенные пробелы в нашем представлении о атомных ядрах и их создании. сильного взаимодействия.
Получить кислород-28 удалось на ускорителе Riken RI Beam FactoryФизики, работающие в исследовательском центре Нисина в японском городе Вако, для этого разгоняли ядра кальция-48 в … циклотронеСтремление получить изотоп кислорода с 20 нейтронами приводило к столкновению частиц с бериллиевой мишенью. В результате получался фтор-29 – атом, содержащий на один протон больше, чем нужный изотоп кислорода, и те же 20 нейтронов. Фтор-29 направлялся далее через слой жидкого водорода, где терял протон и превращался в кислород-28.
Несмотря на прогнозы, период жизни этого изотопа был таким коротким, что зарегистрировать его непосредственно не получилось. Ученые нашли только его продукты распада: кислород-24 и четыре нейтрона.
Важно отметить, что само вещество кислород-24 несколькими годами ранее… принесНесмотря на прогнозы, данное ядро демонстрирует высокую стабильность; его период полураспада превышает 60 миллисекунд. В данном случае кислород-24 ведёт себя как будто обладает двойной магичностью, хотя в теории содержит лишь магическое число протонов, но не нейтронов.
Новые экспериментальные данные указывают на то, что магические числа не столь универсальны, как считалось раньше. Физики собираются изучить изотоп кислорода-30 для сравнения сроков полураспада целой группы ядер. Подобные исследования могут подтвердить, что магические числа не всегда являются надежным предсказателем стабильности ядер, а количество нейтронов и протонов, обеспечивающих устойчивость ядра, изменяется более сложным образом.
То же самое, что подтолкнуло физиков к ожиданию стабильности кислорода-28, лежит в основе понятия « острова стабильностиИщут сверхтяжелые трансурановые элементы с продолжительным сроком жизни уже много лет, но пока не добились заметных успехов. Возможно, сложности с кислородом-28 влияют и на попытки найти «остров стабильности».