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首次检测到氧28和核结构标准壳模型   

氧28(28日本研究人员首次检测到最重的稀有氧同位素O)。 出乎意料的是,尽管它满足了核稳定性的“神奇”数字标准,但它被发现是短暂且不稳定的。  

有多种同位素; 它们的原子核中都有 8 个质子 (Z),但中子数 (N) 不同。 稳定同位素是 16O, 17O和 18O 的原子核中分别有 8、9 和 10 个中子。 在三种稳定同位素中, 16O 含量最丰富,约占自然界中所有氧气的 99.74%。 

最近检测到 28O 同位素有 8 个质子 (Z=8) 和 20 个中子 (N=20)。 人们预计它是稳定的,因为它满足质子和中子(双魔数)的“魔数”要求,但被发现寿命短且衰变很快。  

是什么使原子核稳定? 带正电的质子和中子如何在原子核中结合在一起?  

在核结构的标准壳层模型下,质子和中子被认为占据壳层。 给定“壳”可容纳的最佳核子(质子或核子)数量是有限的。 当“壳”完全充满“特定数量”的质子或中子时,原子核会变得紧凑且更稳定。 这些“特定数字”被称为“魔术”数字。  

目前,2、8、20、28、50、82 和 126 通常被认为是“神奇”数字。 

当原子核中的质子数(Z)和中子数(N)都等于“幻”数时,它被认为是与稳定的核结构相关的“双”幻数的情况。 例如, 16O是最稳定、最丰富的氧同位素,Z=8和N=8,这是“神奇”数字,也是双重神奇的情况。 同样,最近检测到的同位素 28O 的 Z=8 和 N=20 是幻数。 因此,Oxygen-28 预计是稳定的,但在实验中发现它不稳定且寿命短(尽管这一实验结果尚未在其他环境下的重复实验中得到验证)。  

早些时候,32被认为是新的神奇中子数,但在钾同位素中并未被发现是神奇数。 

核结构的标准壳模型,解释原子核如何构造的当前理论似乎至少在以下情况下是不够的 28O同位素。  

核子(质子和中子)通过强大的核力在原子核中结合在一起。 对核稳定性以及元素如何形成的理解取决于对这种基本力的更好理解。  

***

参考文献:  

  1. 东京工业大学。 研究新闻 – 探索轻中子富核:首次观察到 Oxygen-28。 发布日期:31 年 2023 月 XNUMX 日。可在 https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383  
  1. Kondo, Y.、Achouri, NL、Falou, HA et al. 第一次观察 28O. 自然 620,965–970(2023)。 https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6 
  1. 美国能源部 2021 年。新闻 – 中子数 32 的魔力消失了。可在 https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32  
  1. 科索鲁斯,Á.,杨XF,江,WG et al. 奇异钾同位素的电荷半径挑战核理论和神奇的特性 N = 32。 纳特 物理 17,439–443(2021)。 https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5 

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乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
科学记者| 《科学欧洲》杂志创始人编辑

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