Pojavili se novi izotopi kisika koji prkose uvaženim znanstvenim očekivanjima za njihovo ponašanje, posebno s obzirom na njihove jedinstvene karakteristike. Riječ je o izotopima kisik-27, a posebno kisik-28, oba koji posjeduju neobično visok broj neutrona u svojoj jezgri.
"Čarobni" brojevi dovedeni u pitanje
Kisik-28 predstavlja posebno zanimljivu enigmu za znanstvenike. Dok bi konvencionalne znanstvene pretpostavke ukazivale na njegovu stabilnost, taj se izotop brzo raspada, dovodeći u pitanje prevladavajuće predodžbe o "čarobnim" brojevima koji upravljaju atomskim jezgrama.
Jezgre čine nukleoni, odnosno subatomske čestice koje obuhvaćaju protone i neutrone. Iako atomski broj elementa ovisi o njegovom broju protona, količine neutrona mogu se razlikovati, dajući različite izotope. Kisik, s 8 protona, tako može pokazati različite brojeve neutrona.
Do sada je kisik-26 predstavljao gornji prag za broj neutrona na 18, kombinirajući se s 8 protona da bi se dobilo ukupno 26 nukleona. Ipak, tim predvođen nuklearnim fizičarom Yosukeom Kondom s japanskog Tokijskog instituta za tehnologiju otkrio je dva dosad neviđena izotopa kisika: kisik-27 i kisik-28, koji sadrže 19 odnosno 20 neutrona. Istraživanje vezano za to objavljeno je u časopisu Nature.
Intrigantno uspješan eksperiment
Istraga je provedena u tvornici snopa radioaktivnih izotopa RIKEN, postrojenju namijenjenom stvaranju nestabilnih izotopa. Proces je započeo ispaljivanjem snopa izotopa kalcija-48 na metu od berilija, što je rezultiralo lakšim atomima kao što je fluor-29, odnosno izotop fluora koji sadrži 9 protona i 20 neutrona. Naknadni sudari s metom tekućeg vodika imali su za cilj ogoliti jedan proton i proizvesti kisik-28.
Japanski znanstvenici su uspjeli u naumu, ali ne bez intriga. I kisik-27 i kisik-28 pokazali su prolaznu nestabilnost, raspadajući se u kisik-24 zajedno s 3 ili 4 slobodna neutrona. Nestabilnost kisika-28, unatoč 'magičnim' brojevima 8 i 20 za protone i neutrone, pobudila je znatiželju znanstvenika.
Važnost magičnih brojeva u nuklearnoj fizici
'Magični' brojevi ključni su u nuklearnoj fizici, označavajući količine nukleona koji dovršavaju ljusku jezgre. Svaka ljuska uvodi značajan energetski jaz u odnosu na prethodnu. Kada i protonska i neutronska ljuska imaju te magične brojeve, jezgra je 'dvostruko čarobna' i izrazito stabilna.
Zemljina dominantna varijanta kisika je dvostruko magični kisik-16, koji se nalazi u zraku i drugdje. Pretpostavljalo se da će kisik-28 biti sljedeći dvostruko magični izotop nakon kisika-16, iako su prethodni pokušaji da se on locira propali.
Moguće objašnjenje zagonetke
Kondov rad predstavlja objašnjenje za tu zagonetku. Njihova otkrića sugeriraju nepotpuno ispunjenu neutronsku ljusku, bacajući nesigurnost na navodni magični broj 20 za neutrone. To je u intrigantnoj korelaciji s 'otokom inverzije', gdje izotopi neona, natrija, magnezija, a sada i kisika-28 s 20 neutrona pokazuju nezatvorene ljuske.
Kako bi stvar istražili dublje, japanski znanstvenici namjeravaju istražiti pobuđeno visokoenergetsko stanje te jezgre. Alternativne metode za stvaranje kisika-28 također bi mogle otkriti vrijedne uvide, iako je njihova provedba i dalje izazovna.
Izvor: Science Alert
