Ученые обнаружили невиданную ранее форму кислорода

Ученые ожидали, что он будет стабильным, однако он оказался неожиданно неустойчивым, что подрывает представления о "магических" числах частиц в ядерном атоме. Ядро атома содержит субатомные частицы, называемые нуклонами, включающими протоны и нейтроны. Атомный номер элемента определяется количеством протонов, но количество нейтронов может варьироваться.

Изотопы элементов с разным числом нейтронов известны как изотопы. Ранее наибольшее количество нейтронов в изотопе кислорода составляло 18 в кислороде-26 (8 протонов плюс 18 нейтронов равняются 26 нуклонам). Однако группа под руководством физика-ядерщика Йосуке Кондо из Токийского технологического института обнаружила два новых изотопа кислорода: кислород-27 и кислород-28 с 19 и 20 нейтронами.

Исследования проводились на RIKEN Radioactive Isotope Beam Factory - ускорителе циклотронного типа, предназначенном для создания нестабильных изотопов. В ходе исследования команда направила луч изотопов кальция-48 на бериллиевую мишень, чтобы получить более легкие атомы, включая фтор-29 — изотоп фтора с 9 протонами и 20 нейтронами. Затем фтор-29 столкнулся с мишенью из жидкого водорода, чтобы отбросить протон и создать кислород-28.

Эксперимент был успешным, но результат оказался неожиданным. И кислород-27, и кислород-28 оказались нестабильными, существуя всего лишь мгновение, а затем распадаясь на кислород-24 и 3 или 4 свободных нейтрона. Особенно интересным является кислород-28, так как 8 и 20 являются "магическими" числами для протонов и нейтронов соответственно, что предполагает его стабильность.

Термин "магическое число" в ядерной физике обозначает количество нуклонов, полностью заполняющих оболочку, и каждая новая оболочка отличается от предыдущей значительной энергетической разницей. Атомное ядро с протонной и нейтронной оболочками, содержащими магические числа, известно как двойное магическое и считается особенно стабильным.

Источник: Nature.