Istnieje nieznana wcześniej forma tlenu. Zaraz, co?
Nowo zaobserwowany izotop tlenu przeczy wszelkim naszym oczekiwaniom odnośnie tego, jak powinien się zachowywać. Mowa o tlenie-28, który posiada największą liczbę neutronów, jaką kiedykolwiek zaobserwowano w jądrze atomu tego pierwiastka. Chociaż naukowcy są zdania, że powinien on być stabilny, jak na złość ulega on szybkiemu rozpadowi.
To podważa naszą dotychczasową wiedzę na temat tzw. magicznej liczby cząstek w jądrze atomu.
Przypomnijmy sobie podstawy chemii
Dla jasności wyjaśnijmy podstawy - jądro atomu zawiera subatomowe cząstki zwane nukleonami, które składają się z protonów i neutronów. Liczba atomowa pierwiastka jest określona przez liczbę protonów, ale liczba neutronów może się różnić. Warianty pierwiastków o różnej liczbie neutronów są znane jako izotopy. Tlen ma 8 protonów, ale może mieć różną liczbę neutronów. Do tej pory największą zaobserwowaną liczbą neutronów było 18, w izotopie tlenu-26 (8 protonów + 18 neutronów = 26 nukleonów).
Teraz jednak zespół kierowany przez fizyka jądrowego Yosuke Kondo z Tokijskiego Instytutu Technologicznego w Japonii znalazł dwa izotopy tlenu, których nigdy wcześniej nie widziano: tlen-27 i tlen-28, posiadające odpowiednio 19 i 20 neutronów.
Prace przeprowadzono w akceleratorze cyklotronowym zaprojektowanym do produkcji niestabilnych izotopów. Najpierw zespół badaczy wystrzelił wiązkę izotopów wapnia-48 w tarczę z berylu, aby wytworzyć lżejsze atomy, w tym fluor-29, czyli izotop fluoru z 9 protonami i 20 neutronami. Następnie Fluor-29 został wystrzelony w tarczę z ciekłego wodoru, co doprowadziło do odrzucenia protonu, w wyniku czego powstał tlen-28.
Naukowcy są zaskoczeni
Próba była udana, ale mimo to jej efekty zaskoczyły badaczy. Zarówno bowiem tlen-27, jak i tlen-28 są niestabilne - są w stanie przetrwać jedynie krótką chwilę zanim rozpadną się odpowiednio na tlen-24 i 3 lub 4 luźne neutrony. Istotne tutaj jest to, że zarówno 8, jak i 20 to magiczne liczby odpowiednio dla protonów i neutronów tlenu, co sugeruje, że tlen-28 powinien być stabilny.
Większość tlenu na Ziemi - w tym powietrze, którym oddychamy - jest podwójnie magiczną formą tlenu - tlenem-16. Przez długi czas spodziewano się, że tlen-28 będzie po prostu kolejnym podwójnie magicznym izotopem tlenu następującym po tlenie-16, ale dotychczasowe próby jego znalezienia spełzły na niczym.
Prace Japończyka Kondo i jego zespołu mogą teraz pomóc w wyjaśnieniu, dlaczego tak się dzieje
Ich odkrycia sugerują, że być może 20 wcale nie jest magiczną liczbą dla neutronów. Wydaje się to zgodne ze zjawiskiem znanym jako wyspa inwersji w przypadku izotopów neonu, sodu i magnezu, gdzie powłoki 20 neutronów nie zamykają się. Dotyczy to także fluoru-29, a teraz - jak się okazuje - także tlenu-28.
Na więcej odpowiedzi w tej kwestii będziemy musieli poczekać, aż naukowcy będą mogli zbadać jądro zagadkowego tlenu w stanie wzbudzonym o wyższej energii.
Tak czy owak, fascynujące i z trudem uzyskane przez zespół z Japonii wyniki pokazują, że podwójnie magiczne jądra atomowe mogą być znacznie bardziej skomplikowane, niż nam się do tej pory wydawało.
Frapujące, przyznacie.
Czytaj więcej tekstów o najnowszych odkryciach naukowych:
