Vanwege de instabiliteit van zuurstof-28 zijn de neutronen ervan niet goed in de granaten gerangschikt. Maria Goeppert Mayer ontdekte eind jaren veertig dat bepaalde kernen – vooral die met 1940, 2, 8, 20, 28 en 50 protonen of neutronen – doorgaans stabieler zijn dan isotopen met een vergelijkbare samenstelling. Hij gebruikte deze bevinding om het concept van de nucleaire schil te ontwikkelen, waarin elektronen in verschillende energieniveaus zijn gerangschikt, net als protonen en neutronen in atomen.
Net als edelgassen hebben isotopen zogenaamde magische aantallen protonen, neutronen of beide, en verwerven ze stabiliteit doordat ze de buitenste gevulde schillen hebben, omdat het veel energie kost om naar de volgende schil te gaan.
Maar volgens recent onderzoek kan het magische karakter van sommige nucleonaantallen fluctueren bij kernen boordevol neutronen. Het nieuwste bewijsmateriaal werd geproduceerd door een team onder leiding van wetenschappers van het Tokyo Institute of Technology, dat voor het eerst zuurstof-28-kernen creëerde en meette. Hoewel de dubbele magie acht protonen en twintig neutronen bevat, lijkt de kern snel uiteen te vallen en tijdens zijn korte bestaan een defecte buitenste neutronenschil te herbergen.
28Om O te produceren en te detecteren, creëerden onderzoekers een complexe experimentele opstelling in de RIKEN Radioactive Isotope Beam Factory in Wako, Japan.
Door een bundel neutronenrijke calciumkernen intensief te focussen op een doelwit gemaakt van beryllium, worden op één na alle extra protonen geproduceerd. 28Ze creëerden verschillende typen, waaronder fluor-29, dat identiek is aan O.
Ekip 29Hij scheidde de F en leidde deze in een plas vloeibare waterstof, waarbij af en toe protonen van een van de binnenkomende isotopen vrijkwamen. 28Hij liet het los om te doen. Het moeilijkste was het bewijzen dat de neutronenrijke isotoop er daadwerkelijk was. De wetenschappers deden dit door geavanceerde detectoren te gebruiken om alle vijf de verwachte vervalproducten te vinden: vier neutronen en één extra 24Die kern.
In het experiment, 28Er is weinig bewijs geleverd ter ondersteuning van de theorie dat O's veronderstelde dubbele magische toestand bijdraagt aan enig stabiliteitsvoordeel.
wetenschappers 28Er wordt aangenomen dat O een tijdelijke resonantie heeft en snel twee paar neutronen uitzendt. 26Het vormt snel O, wat relatief stabiel is maar van korte duur. 24Hij gelooft dat Hij toekijkt.
Bovendien, om hun beweringen te ondersteunen, beide 28Hij eveneens 29Met behulp van F-metingen beweren ze dat sommige van de buitenste neutronen van de zuurstofkern de energiekloof overschrijden en in een andere schil stromen, waardoor de juiste sluiting van de schil, voorspeld door de theorie, wordt verhinderd.
28Metingen moeten worden bevestigd door verder onderzoek om de nucleaire structuur van O. Maar de RIKEN-resultaten komen overeen met eerder onderzoek dat aantoont dat magische getallen niet onfeilbaar zijn. Hoewel ze iets zwaarder zijn dan zuurstof, lijken isotopen van elementen als neon en magnesium geen gesloten schil te hebben wanneer ze worden gebombardeerd met twintig neutronen. Bovendien, 28Het uiteindelijke bijproduct van de afbraak van O 24Het is in staat zijn 16 neutronen (een aantal waarvan men denkt dat het niet magisch is) in een gesloten valentieschil te stoppen. Kernfysici zullen veel mogelijkheden hebben om andere kernen vol neutronen te bestuderen, dankzij krachtige faciliteiten zoals RIKEN en de binnenkort te bouwen Rare Isotope Beam Facility.
Bron: Physics Today
📩 17/09/2023 22:25