Pengesanan Pertama Oksigen 28 & Model shell standard struktur nuklear   

Oksigen-28 (²⁸O), isotop oksigen terberat yang jarang ditemui telah dikesan buat pertama kali oleh penyelidik Jepun. Tanpa diduga ia didapati berumur pendek dan tidak stabil walaupun memenuhi kriteria nombor "ajaib" nuklear kestabilan.  

Oksigen mempunyai banyak isotop; semuanya mempunyai 8 proton (Z) dalam nukleusnya tetapi berbeza dengan bilangan neutron (N). Isotop stabil ialah ¹⁶O, ¹⁷O dan ¹⁸O yang mempunyai 8, 9 dan 10 neutron masing-masing dalam nukleusnya. Daripada tiga isotop stabil, ¹⁶O adalah paling banyak membentuk kira-kira 99.74% daripada semua oksigen yang terdapat di alam semula jadi. 

Baru-baru ini dikesan ²⁸Isotop O mempunyai 8 proton (Z=8) dan 20 neutron (N=20). Ia dijangka stabil kerana ia memenuhi keperluan nombor "ajaib" berkenaan dengan kedua-dua proton dan neutron (sihir berganda) tetapi didapati berumur pendek dan reput dengan cepat.  

Apakah yang menjadikan nukleus atom stabil? Bagaimanakah proton dan neutron bercas positif disatukan dalam nukleus atom?  

Di bawah model shell standard nuklear struktur, proton dan neutron dianggap menduduki cangkang. Terdapat had pada bilangan optimum nukleon (proton atau nukleon) yang boleh ditampung "cangkang" tertentu. Nukleus adalah padat dan lebih stabil apabila "cengkerang" diisi sepenuhnya dengan "nombor khusus" proton atau neutron. "Nombor khusus" ini dipanggil nombor "ajaib".  

Pada masa ini, 2, 8, 20, 28, 50, 82, dan 126 secara amnya dianggap sebagai nombor "ajaib". 

Apabila kedua-dua bilangan proton (Z) dan bilangan neutron (N) dalam nukleus sama dengan nombor "sihir", ia dianggap sebagai kes sihir "berganda" yang dikaitkan dengan stabil. nuklear struktur. Sebagai contoh, ¹⁶O, isotop oksigen yang paling stabil dan paling banyak mempunyai Z=8 dan N=8 yang merupakan nombor "ajaib" dan kes sihir berganda. Begitu juga, isotop yang dikesan baru-baru ini ²⁸O mempunyai Z=8 dan N=20 yang merupakan nombor ajaib. Oleh itu, Oksigen-28 dijangka stabil tetapi didapati tidak stabil dan jangka pendek dalam eksperimen (walaupun penemuan eksperimen ini masih belum disahkan dalam eksperimen berulang dalam tetapan lain).  

Terdahulu, 32 dicadangkan sebagai nombor neutron ajaib baharu tetapi tidak didapati sebagai nombor ajaib dalam isotop kalium. 

Model shell standard nuklear struktur, teori semasa yang menerangkan bagaimana nukleus atom distrukturkan nampaknya tidak mencukupi sekurang-kurangnya dalam kes ²⁸Wahai isotop.  

Nukleon (proton dan neutron) dipegang bersama dalam nukleus oleh daya nuklear yang kuat. Pemahaman tentang kestabilan nuklear dan bagaimana unsur-unsur dipalsukan terletak pada pembangunan pemahaman yang lebih baik tentang daya asas ini.  

***

Rujukan:  

1. Institut Teknologi Tokyo. Berita penyelidikan – Meneroka Nukleus Kaya Neutron Ringan: Pemerhatian Pertama Oksigen-28. Diterbitkan: 31 Ogos 2023. Tersedia di https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383  

2. Kondo, Y., Achouri, NL, Falou, HA et al. Pemerhatian pertama terhadap ²⁸O. Alam 620, 965-970 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6 

3. Jabatan Tenaga AS 2021. Berita – Keajaiban Telah Hilang untuk Neutron Nombor 32. Tersedia di https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32  

4. Koszorús, Á., Yang, XF, Jiang, WG et al. Jejari cas isotop kalium eksotik mencabar teori nuklear dan watak ajaib N = 32. Nat. Fizik. 17, 439-443 (2021). https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5 

***