Թթվածնի առաջին հայտնաբերում 28 և միջուկային կառուցվածքի ստանդարտ կեղև-մոդել   

թթվածին-28 (²⁸O), the heaviest rare isotope of oxygen has been detected for the first time by Japanese researchers. Unexpectedly it was found to be short-lived and unstable despite meeting the “magic” number criteria of միջուկային կայունություն.  

Թթվածին ունի բազմաթիվ իզոտոպներ; բոլորն ունեն 8 պրոտոն (Z) իրենց միջուկներում, բայց տարբերվում են նեյտրոնների քանակով (N): Կայուն իզոտոպներն են ¹⁶O, ¹⁷O եւ ¹⁸O որոնք իրենց միջուկներում ունեն համապատասխանաբար 8, 9 և 10 նեյտրոններ։ Երեք կայուն իզոտոպներից, ¹⁶O-ն առավել առատ է, որը կազմում է բնության մեջ հայտնաբերված ամբողջ թթվածնի մոտ 99.74%-ը: 

Վերջերս հայտնաբերվել է ²⁸O իզոտոպն ունի 8 պրոտոն (Z=8) և 20 նեյտրոն (N=20)։ Ակնկալվում էր, որ այն կայուն կլինի, քանի որ այն բավարարում է «կախարդական» թվի պահանջը և՛ պրոտոնների, և՛ նեյտրոնների նկատմամբ (կրկնակի մոգություն), սակայն պարզվել է, որ այն կարճատև է և արագ քայքայվում է:  

Ի՞նչն է դարձնում ատոմի միջուկը կայուն: Ինչպե՞ս են դրական լիցքավորված պրոտոնները և նեյտրոնները միասին պահվում ատոմի միջուկում:  

Under standard shell-model of միջուկային structure, protons and neutrons are thought to occupy shells. There is a limit on optimal number of nucleons (protons or nucleons) that can be accommodated a given “shell”. Nuclei are compact and more stable when “shells” are fully filled with a “specific numbers” of protons or neutrons. These “specific numbers” are called “magic” numbers.  

Ներկայումս 2-ը, 8-ը, 20-ը, 28-ը, 50-ը, 82-ը և 126-ը սովորաբար համարվում են «կախարդական» թվեր: 

When both number of protons (Z) and number of neutrons (N) in a nucleus equal “magic” numbers, its considered to be a case of “doubly” magic which is associated with stable միջուկային structure. For example, ¹⁶O, թթվածնի ամենակայուն և ամենաառատ իզոտոպն ունի Z=8 և N=8, որոնք «կախարդական» թվեր են և կրկնակի մոգության դեպք։ Նմանապես, վերջերս հայտնաբերված իզոտոպը ²⁸O-ն ունի Z=8 և N=20, որոնք կախարդական թվեր են: Հետևաբար, ակնկալվում էր, որ Oxygen-28-ը կայուն կլինի, բայց պարզվել է, որ այն անկայուն է և կարճատև փորձի ժամանակ (չնայած այս փորձնական բացահայտումը դեռ պետք է հաստատվի այլ պարամետրերում կրկնվող փորձերի ժամանակ):  

Ավելի վաղ առաջարկվում էր, որ 32-ը նոր կախարդական նեյտրոնային թիվ է, բայց կալիումի իզոտոպներում չի գտնվել, որ դա կախարդական թիվ է: 

Standard shell-model of միջուկային structure, the current theory explaining how atomic nuclei are structured seem to insufficient at least in the case of ²⁸O իզոտոպ.  

Նուկլեոնները (պրոտոններ և նեյտրոններ) միջուկում միմյանց պահում են միջուկային հզոր ուժով։ Միջուկային կայունության ըմբռնումը և տարրերի ձևավորման եղանակը կայանում է այս հիմնարար ուժի ավելի լավ ըմբռնման մեջ:  

***

Հիշատակում:  

1. Տոկիոյի տեխնոլոգիական ինստիտուտ. Հետազոտական ​​նորություններ – Ուսումնասիրելով թեթև նեյտրոններով հարուստ միջուկներ. թթվածնի առաջին դիտարկումը-28: Հրատարակված՝ օգոստոսի 31, 2023։ Հասանելի է https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383  

2. Kondo, Y., Achouri, NL, Falou, HA et al. Առաջին դիտարկումը ²⁸O. բնություն 620, 965–970 (2023): https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6 

3. ԱՄՆ Էներգետիկայի նախարարություն 2021. Նորություններ – The Magic Is Gone for Neutron Number 32: Հասանելի է այստեղ https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32  

4. Koszorús, Á., Yang, XF, Jiang, WG et al. Կալիումի էկզոտիկ իզոտոպների լիցքի շառավիղները մարտահրավեր են նետում միջուկային տեսությանը և նրա կախարդական բնույթին N = 32: Նատ. Ֆիզ. 17, 439–443 (2021): https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5 

***