Znanstvenici su nedavno otkrili do sada neviđeni oblik kisika, čije bi ponašanje moglo dovesti u pitanje postojeće teorije nuklearne fizike o “magičnim brojevima”.
U srži svakog atoma leži jezgra koja sadrži subatomske čestice poznate kao protoni i neutroni. Broj protona određuje koji je element u pitanju. Na primjer, kisik ima osam protona. Međutim, broj neutrona u atomu može varirati, što dovodi do različitih oblika istog elementa, što nazivamo izotopima.
Novo otkriveni izotop kisika je kisik-28, koji sadrži 20 neutrona. Znanstvenici su uspjeli proizvesti kisik-27 i kisik-28 prvi put u laboratorijskim uvjetima, radeći u Tvornici snopa radioaktivnih izotopa. Za postizanje ovog uspjeha, ispalili su drugi izotopni element, kalcij-48, na kuglicu berilija. To je rezultiralo stvaranjem lakših atoma, s manjim brojem protona i neutrona od izvornog elementa. Zatim su znanstvenici izolirali fluor-29 iz tih lakših atoma i sudarili ga s tekućim vodikom, što je rezultiralo izbacivanjem protona potrebnog za stvaranje kisika-28.
Međutim, znanstvenici su bili iznenađeni kada su primijetili da se kisik-28 brzo raspao u drugi izotop, što je u suprotnosti s jednom od osnovnih pretpostavki nuklearne fizike o stabilnosti atoma.
Svaki element i njegovi izotopi imaju što se nazivaju “magični brojevi”. To su brojevi protona ili neutrona u atomu koji ispunjavaju određenu kvotu poznatu kao nuklearna ljuska, koja atomu pruža stabilnost. Kada atom ima i magičan broj protona i magičan broj neutrona, smatra se “dvostruko magičnim”. Primjer za to je dobro poznati kisik-16, koji je najčešći oblik kisika na Zemlji.
Broj osam je magičan za protone, dok je broj 20 magičan za neutrone. Stoga se očekivalo da će kisik-28 biti jedan od tih dvostruko čarobnih izotopa. Međutim, neočekivana nestabilnost kisika-28 dovela je znanstvenike do zaključka da nuklearna ljuska nije bila potpuno ispunjena, stavljajući u pitanje je li broj 20 zaista magičan. Ovo bi također moglo objasniti zašto je kisik-28 tako dugo trebalo uspješno promatrati.
Kisik-28 nije jedini izotop koji izaziva sumnju u magični broj 20 za neutrona. U fenomenu poznatom kao “otok inverzije”, izotopi neona, natrija i magnezija s 20 neutrona također pokazuju nedostatak zatvaranja nuklearne ljuske.
U slučaju kisika-28, znanstvenici koji su sudjelovali u istraživanju predlažu daljnja istraživanja koja će uključivati promatranje jezgre atoma u stanju više energije. Vjeruju da bi ovo moglo pružiti bolje razumijevanje razloga zbog kojih broj 20 možda ipak nije magičan broj u nuklearnoj fizici.
Studija koja je istraživala ovo otkriće objavljena je u časopisu Nature.
