Ανακάλυψη νέου οξυγόνου

Επιστήμονες παρατήρησαν μια νέα μορφή οξυγόνου, που δεν είχαν ξαναδεί στο παρελθόν, ενώ η συμπεριφορά του αμφισβητεί όσα λέει η πυρηνική φυσική για τους “μαγικούς αριθμούς”.

Αν μπορούσατε να δείτε μέσα στον πυρήνα ενός ατόμου, θα βλέπαμε τα υποατομικά σωματίδια, όπως πρωτόνια και νετρόνια. Το οξυγόνο έχει 8 πρωτόνια, ενώ ο αριθμός των νετρονίων ποικίλλει, κάτι που οδηγεί σε διαφορετικές μορφές του, που ονομάζονται ισότοπα.

Ο νέος τύπος οξυγόνου που παρατηρήθηκε είναι ένα τέτοιο ισότοπο, το οξυγόνο-28, που έχει 20 νετρόνια. Μια ομάδα επιστημόνων από το Factory Radioactive Isotope Beam Factory, παρήγαγαν με επιτυχία οξυγόνο-27 και οξυγόνο-28 για πρώτη φορά.

Το έκαναν αυτό ρίχνοντας πρώτα ένα άλλο ισοτοπικό στοιχείο, το ασβέστιο-48, σε μια μπάλα βηρυλλίου. Αυτό παρήγαγε ελαφρύτερα άτομα, αυτά με λιγότερα πρωτόνια και νετρόνια από το αρχικό στοιχείο. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες απομόνωσαν το φθόριο-29 από τα ελαφρύτερα άτομα και το συνέκρουσαν με υγρό υδρογόνο, το οποίο απέσπασε το πρωτόνιο που ήταν απαραίτητο για την παραγωγή του οξυγόνου-28.

Όμως, οι επιστήμονες αιφνιδιάστηκαν όταν το οξυγόνο-28 γρήγορα διασπάστηκε σε άλλο ισότοπο, κάτι που έρχεται σε αντίθεση με ένα από τα αξιώματα της πυρηνική φυσικής σχετικά με την σταθερότητα των ατόμων.

Τα στοιχεία και τα ισότοπά τους έχουν «μαγικούς αριθμούς». Αυτό συμβαίνει όταν ο αριθμός των πρωτονίων ή των νετρονίων σε ένα άτομο γεμίζει μια ποσόστωση που ονομάζεται πυρηνικό κέλυφος, προσδίδοντας σταθερότητα στο άτομο. Εάν ένα άτομο έχει και έναν μαγικό αριθμό πρωτονίων και έναν μαγικό αριθμό νετρονίων, θεωρείται ότι είναι “διπλή μαγεία”. Ένα καθιερωμένο παράδειγμα αυτού είναι το οξυγόνο-16, ο πιο άφθονος τύπος οξυγόνου στη Γη.

Το 8 είναι ένας μαγικός αριθμός για τα πρωτόνια και το 20 για τα νετρόνια, επομένως το οξυγόνο-28 θα έπρεπε να είναι ένα από τα διπλά μαγικά ισότοπα. Η αστάθεια όμως του οξυγόνου-28 οδήγησε τους επιστήμονες στο συμπέρασμα πως το πυρηνικό κέλυφος δεν ήταν τόσο γεμάτο και άρα έθεσε αμφιβολίες για το αν το 20 είναι στην πραγματικότητα ένας μαγικός αριθμός. Θα μπορούσε επίσης να εξηγήσει γιατί το οξυγόνο-28 χρειάστηκε πολύ χρόνο για να παρατηρηθεί.

Αυτός είναι ο νέος πάροχος τηλεπικοινωνιών στην Ελλάδα μετά τη ΔΕΗ

Το Οξυγόνο-28 δεν είναι το μόνο ισότοπο όπου 20 νετρόνια δεν φαίνονται πλέον να είναι μαγικά. Σε ένα φαινόμενο γνωστό ως νησί της αναστροφής, τα ισότοπα νέον, νατρίου και μαγνησίου με 20 νετρόνια δείχνουν επίσης έλλειψη  κλεισίματος πυρηνικού κελύφους.

Στην περίπτωση του οξυγόνου-28, οι επιστήμονες που συμμετείχαν στη μελέτη πρότειναν ότι περαιτέρω έρευνα θα απαιτούσε την παρατήρηση του πυρήνα του ατόμου σε κατάσταση υψηλότερης ενέργειας. Αυτό μπορεί να βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα γιατί το 20 μπορεί να μην είναι τελικά ένας μαγικός αριθμός.

Η μελέτη δημοσιεύεται στο Nature.