Թթվածնի առաջին հայտնաբերում 28 և միջուկային կառուցվածքի ստանդարտ կեղև-մոդել   

թթվածին-28 (²⁸O), թթվածնի ամենածանր հազվագյուտ իզոտոպն առաջին անգամ հայտնաբերվել է ճապոնացի հետազոտողների կողմից: Անսպասելիորեն պարզվեց, որ այն կարճատև և անկայուն է՝ չնայած «կախարդական» թվի չափանիշներին համապատասխանելուն. 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:  

Համաձայն ստանդարտ shell-մոդել է միջուկային Ենթադրվում է, որ կառուցվածքը, պրոտոնները և նեյտրոնները զբաղեցնում են թաղանթները: Նուկլոնների (պրոտոններ կամ նուկլեոններ) օպտիմալ քանակի սահմանափակում կա, որոնք կարող են տեղավորվել տվյալ «կեղևում»: Միջուկները կոմպակտ են և ավելի կայուն, երբ «պատյանները» ամբողջությամբ լցված են պրոտոնների կամ նեյտրոնների «հատուկ թվով»։ Այս «հատուկ թվերը» կոչվում են «կախարդական» թվեր։  

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

Երբ միջուկում և՛ պրոտոնների (Z) և՛ նեյտրոնների թիվը (N) հավասար են «կախարդական» թվերի, ապա դա համարվում է «կրկնակի» մոգության դեպք, որը կապված է կայունության հետ։ միջուկային կառուցվածքը։ Օրինակ, 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: 

Ստանդարտ shell-մոդել միջուկային կառուցվածքը, ներկայիս տեսությունը, որը բացատրում է, թե ինչպես են ատոմային միջուկները կառուցված, թվում է, որ անբավարար է առնվազն այն դեպքում, երբ 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 

***