צורה חדשה של חמצן נצפתה בפעם הראשונה

סמדענים צפו בצורת חמצן שלא נראתה עד כה, והתנהגותו עלולה להטיל ספק במה שהפיזיקה הגרעינית אומרת על "מספרי קסם".

תאר לעצמך, אם תרצה, שאתה יכולבתוך אטום; בליבתו נמצא הגרעין, המכיל חלקיקים תת-אטומיים הנקראים פרוטונים וניוטרונים. מספר הפרוטונים הוא מה שמגדיר את היסוד. לחמצן, למשל, יש שמונה פרוטונים. עם זאת, מספר הנייטרונים באטום יכול להשתנות, מה שמוביל לצורות שונות של יסודות, הנקראים.

סוג החמצן שנצפה לאחרונה הוא איזוטופ אחד כזה - חמצן-28, שיש לו 20 נויטרונים. בעבודה במפעל קרני איזוטופים רדיואקטיביים (שימו לב: הם לא מייצרים אלומות קטנות ואורזים אותם), צוות מדענים הצליח לייצר חמצן-27 וחמצן-28 בפעם הראשונה.

הם עשו זאת על ידי ירי תחילה של יסוד איזוטופי אחר, סידן-48, לעבר כדור בריליום. זה יצר אטומים קלים יותר, כאלה עם פחות פרוטונים וניוטרונים מהיסוד המקורי. לאחר מכן בודדו המדענים פלואור-29 מהאטומים הקלים יותר והתנגשו בו במימן נוזלי, מה שהפיל את הפרוטון הדרוש לייצור חמצן-28.

עם זאת, המדענים הופתעו כאשר חמצן-28 התפרק במהירות לאיזוטופ אחר, סותר את אחת ההנחות של הפיזיקה הגרעינית לגבי יציבות האטומים.

ליסודות והאיזוטופים שלהם יש "מספרי קסם". זה כאשר מספר הפרוטונים או הנייטרונים באטום ממלא מכסה הנקראת הקליפה הגרעינית, ומקנה יציבות לאטום. אם לאטום יש גם מספר קסם של פרוטונים וגם מספר קסם של נויטרונים, הוא נחשב ל"קסם כפול". דוגמה מבוססת לכך היא חמצן-16, סוג החמצן השכיח ביותר על פני כדור הארץ.

שמונה הוא מספר קסם עבור פרוטונים ו-20 עבור נויטרונים, כך שחמצן-28 היה צפוי להיות אחד מהאיזוטופים הכפולים הללו. במקום זאת, חוסר היציבות שלו הוביל את המדענים להסיק שהקליפה הגרעינית לא התמלאה ולכן הטיל ספק אם 20 הוא למעשה מספר קסם. זה יכול גם להסביר מדוע לקח זמן רב עד שנצפתה בהצלחה חמצן-28.

חמצן-28 אינו האיזוטופ היחיד שבו 20 נויטרונים כבר לא נראים כקסם. בתופעה המכונה אי ההיפוך, איזוטופים של ניאון, נתרן ומגנזיום עם 20 נויטרונים מראים גם הם חוסר במעטפת גרעיניתסֶגֶר.

במקרה של חמצן-28, המדענים המעורבים במחקר הציעו כי מחקר נוסף ידרוש צפייה בגרעין האטום במצב בעל אנרגיה גבוהה יותר. זה עשוי לעזור להבין טוב יותר מדוע 20 לא יכול להיות מספר קסם אחרי הכל.

המחקר פורסם בטֶבַע.

גרסה קודמת של מאמר זה פורסמה ב.