O formă nemaivăzută de oxigen a fost observată de către cercetători

O formă nemaivăzută de oxigen recent observată sfidează toate așteptările cu privire la modul în care ar trebui să se comporte.

Este vorba de izotopul oxigen-28, cu cel mai mare număr de neutroni văzut vreodată în nucleul unui atom de oxigen. Cu toate acestea, deși oamenii de știință cred că ar trebui să fie stabil, acesta se degradează rapid, punând sub semnul întrebării ceea ce credeam că știm despre numărul „magic” de particule din nucleul unui atom.

• De ce dormitul mai mult în weekend poate fi sănătos?
• De ce oamenii care sforăie nu se trezesc din cauza propriului zgomot?

Nucleul unui atom conține particule subatomice numite nucleoni, formate din protoni și neutroni. Numărul atomic al unui element este definit de numărul de protoni pe care îi are, dar numărul de neutroni poate varia.

O formă nemaivăzută de oxigen schimbă ce știam despre izotopi

Elementele cu numere diferite de neutroni sunt cunoscute sub numele de izotopi; oxigenul are 8 protoni, dar poate avea un număr diferit de neutroni. Anterior, cel mai mare număr de neutroni observați a fost de 18, în izotopul oxigen-26 (8 protoni plus 18 neutroni echivalează cu 26 de nucleoni), scrie Science Alert.

Acum, o echipă condusă de cercetătorul în fizică nucleară Yosuke Kondo, de la Institutul de Tehnologie din Tokyo (Japonia) a găsit o formă nemaivăzută de oxigen, mai precis doi izotopi: oxigen-27 și oxigen-28, cu 19 și, respectiv, 20 de neutroni. Lucrarea a fost efectuată la RIKEN Radioactive Isotope Beam Factory, o instalație de accelerare ciclotron concepută pentru a produce izotopi instabili.

Mai întâi, echipa a tras un fascicul de izotopi de calciu-48 către o țintă de beriliu pentru a produce atomi mai ușori, printre care fluor-29, un izotop de fluor cu 9 protoni și 20 de neutroni. Acest fluor-29 a fost apoi separat și a intrat în coliziune cu o țintă de hidrogen lichid pentru a elimina un proton în încercarea de a crea oxigen-28.

Încercarea a avut succes, dar a fost surprinzătoare. Atât oxigenul-27, cât și oxigenul-28 sunt instabili, existând doar pentru un moment înainte de a se descompune în oxigen-24 și în 3 sau, respectiv, 4 neutroni liberi; iar aici lucrurile devin interesante pentru oxigen-28.

Numerele magice

Atât 8, cât și 20 sunt numere „magice” pentru protoni și, respectiv, neutroni, o proprietate care sugerează că oxigenul-28 ar trebui să fie stabil. Numărul total al fiecăruia depinde de modul în care fiecare nucleon adăugat afectează stabilitatea cotelor de protoni și neutroni numite „cochilii”.

Un număr magic în fizica nucleară este numărul de nucleoni care vor umple complet un înveliș, fiecare nou înveliș distingându-se de precedentul printr-un decalaj mare de energie. Un nucleu atomic cu învelișuri de protoni și neutroni conținând numerele magice ale fiecăruia este cunoscut drept dublu magic și este de așteptat să fie deosebit de stabil.

Majoritatea oxigenului de pe Pământ, inclusiv cel din aerul pe care îl respirăm, este o formă dublu magică de oxigen, oxigenul-16. Oxigenul-28 era de așteptat de multă vreme să fie următorul izotop de oxigen dublu magic după oxigenul-16, dar încercările anterioare de a-l găsi au dat greș. (În mod interesant, dovezi că oxigenul-24 ar putea fi dublu magic au apărut în 2009, sugerând că 16 ar putea fi un număr magic.)

Această formă nemaivăzută de oxigen are nevoie de studii amănunțite

Munca lui Kondo și a colegilor săi ar putea explica de ce. Descoperirile lor sugerează că învelișul de neutroni nu fusese umplut. Acest lucru pune sub semnul întrebării dacă 20 este sau nu un număr magic pentru neutroni. Interesant este că pare în concordanță cu un fenomen cunoscut sub numele de insula de inversie pentru izotopii de neon, sodiu și magneziu, unde învelișurile de 20 de neutroni nu se închid. Acest lucru se extinde și la fluor-29, iar acum, aparent, la această formă nemaivăzută de oxigen, oxigen-28.

O înțelegere sporită a învelișului de neutroni ciudat, neînchis, va trebui să aștepte până când cercetătorii vor putea sonda nucleul într-o stare excitată, de energie mai mare. Alte metode de formare a oxigenului-28 ar putea fi, de asemenea, revelatoare, deși sunt mult mai dificil de realizat.

Pentru moment, rezultatele fascinante și obținute cu greu ale echipei dezvăluie că nucleele dublu magice ar putea fi mult mai complicate decât știam. Cercetarea a fost publicată în Nature.

Vă recomandăm să citiți și:

Noile receptoare ALMA care vor cerceta originile noastre cosmice au fost testate cu succes

A fost descoperită cea mai magnetică stea masivă de până acum

Descoperire majoră în tehnologia armelor energetice! Armata Chinei ar fi reușit să creeze lasere infinite

Cercetătorii au reușit „să prindă” lumină într-un magnet