科學(xué)家們觀察到了一種前所未見(jiàn)的氧氣形式

新觀察到的氧同位素違背了我們對(duì)它應(yīng)該如何表現(xiàn)的所有期望。

它是氧-28，在氧原子核中見(jiàn)過(guò)最多的中子。然而，雖然科學(xué)家認(rèn)為它應(yīng)該是穩(wěn)定的，但它衰變得很快 - 質(zhì)疑我們認(rèn)為我們對(duì)原子核中粒子的“神奇”數(shù)量的了解。

原子核包含稱為核子的亞原子粒子，由質(zhì)子和中子組成。

元素的原子序數(shù)由它擁有的質(zhì)子數(shù)定義，但中子的數(shù)量可以變化。

不同中子數(shù)的元素被稱為同位素;氧氣有8個(gè)質(zhì)子，但可以有不同數(shù)量的中子.

以前，在氧同位素氧-26中觀察到的最大中子數(shù)量是18（8個(gè)質(zhì)子加上18個(gè)中子等于26個(gè)核子）。

現(xiàn)在，由日本東京工業(yè)大學(xué)的核物理學(xué)家近藤洋介（Yosuke Kondo）領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了兩種我們以前從未見(jiàn)過(guò)的氧同位素，氧-27和氧-28，分別有19個(gè)和20個(gè)中子。

這項(xiàng)工作是在RIKEN進(jìn)行的放射性同位素束工廠，一種旨在產(chǎn)生不穩(wěn)定同位素的回旋加速器加速器設(shè)施。

首先，研究小組向鈹靶發(fā)射了一束鈣-48同位素，以產(chǎn)生更輕的原子，包括氟-29，一種具有9個(gè)質(zhì)子和20個(gè)中子的氟同位素。

然后將這種氟-29分離出來(lái)并與液氫目標(biāo)碰撞以敲除質(zhì)子，試圖產(chǎn)生氧-28。

嘗試是成功的，但令人驚訝。氧-27和氧-28都是不穩(wěn)定的，只持續(xù)片刻，然后分別衰變成氧-24和3或4個(gè)松散的中子，這就是氧-28變得有趣的地方。

8 和 20 都是”魔法“分別是質(zhì)子和中子的數(shù)字，這一特性表明氧-28應(yīng)該是穩(wěn)定的。

每個(gè)核子的總數(shù)取決于每個(gè)添加的核子如何影響質(zhì)子和中子配額的穩(wěn)定性，稱為”貝殼'。

核物理學(xué)中的一個(gè)神奇數(shù)字是完全填滿一個(gè)殼層的核子數(shù)量，每個(gè)新殼層與前一個(gè)殼層的區(qū)別在于能量間隙很大。

質(zhì)子和中子殼都包含每個(gè)幻數(shù)的原子核被稱為雙魔法，并且預(yù)計(jì)特別穩(wěn)定。

地球上的大部分氧氣，包括我們呼吸的空氣，都是氧氣的雙重神奇形式，氧氣-16。

長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為氧-28將成為繼氧-16之后的下一個(gè)雙魔法氧同位素，但之前尋找它的嘗試都失敗了。

（有趣的是，有證據(jù)表明氧-24可能是雙重魔法2009年出現(xiàn)，表明 16 可能是一個(gè)幻數(shù)。

近藤和他的同事們的工作可以解釋為什么。他們的發(fā)現(xiàn)表明中子殼沒(méi)有被填充。這就提出了一個(gè)問(wèn)題，即20是否是中子的神奇數(shù)字。

有趣的是，它似乎與一種被稱為氖，鈉和鎂同位素反轉(zhuǎn)島的現(xiàn)象一致，其中20個(gè)中子的殼無(wú)法關(guān)閉。這也延伸到氟-29，現(xiàn)在顯然是氧-28。

對(duì)奇怪未閉合的中子殼層的進(jìn)一步了解將不得不等到研究人員能夠以激發(fā)的高能狀態(tài)探測(cè)原子核。氧-28的其他形成方法也可能揭示，盡管這要實(shí)現(xiàn)起來(lái)要困難得多。

目前，該團(tuán)隊(duì)引人入勝且來(lái)之不易的結(jié)果顯示，雙重魔法核可能比我們知道的要復(fù)雜得多。

該研究已發(fā)表在自然界.

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