ჟანგბადის პირველი გამოვლენა 28 და ბირთვული სტრუქტურის სტანდარტული ჭურვი-მოდელი   

ჟანგბადი-28 (²⁸O), ჟანგბადის ყველაზე მძიმე იშვიათი იზოტოპი პირველად აღმოაჩინეს იაპონელმა მკვლევარებმა. მოულოდნელად აღმოჩნდა, რომ ის ხანმოკლე და არასტაბილური იყო, მიუხედავად იმისა, რომ აკმაყოფილებს "ჯადოსნური" რიცხვის კრიტერიუმებს. ბირთვული სტაბილურობა.  

ჟანგბადის აქვს მრავალი იზოტოპი; თითოეულ მათგანს აქვს 8 პროტონი (Z) თავის ბირთვებში, მაგრამ განსხვავდება ნეიტრონების რაოდენობის მიხედვით (N). სტაბილური იზოტოპებია ¹⁶O, ¹⁷O და ¹⁸O, რომლებსაც აქვთ ბირთვებში შესაბამისად 8, 9 და 10 ნეიტრონი. სამი სტაბილური იზოტოპიდან, ¹⁶O ყველაზე უხვად შეიცავს ბუნებაში არსებული ჟანგბადის დაახლოებით 99.74%-ს. 

ცოტა ხნის წინ აღმოჩენილი ²⁸O იზოტოპს აქვს 8 პროტონი (Z=8) და 20 ნეიტრონი (N=20). მოსალოდნელი იყო, რომ ის სტაბილური იქნებოდა, რადგან ის აკმაყოფილებს "ჯადოსნური" რიცხვის მოთხოვნას პროტონებთან და ნეიტრონებთან მიმართებაში (ორმაგი მაგია), მაგრამ აღმოჩნდა, რომ ხანმოკლე იყო და სწრაფად იშლება.  

რა ხდის ატომის ბირთვს სტაბილურს? როგორ ჩერდებიან დადებითად დამუხტული პროტონები და ნეიტრონები ატომის ბირთვში?  

ქვეშ სტანდარტული shell-მოდელი ბირთვული ითვლება, რომ სტრუქტურა, პროტონები და ნეიტრონები იკავებენ ჭურვებს. არსებობს ნუკლეონების (პროტონების ან ნუკლეონების) ოპტიმალური რაოდენობის შეზღუდვა, რომლებიც შეიძლება მოთავსდეს მოცემულ „გარსში“. ბირთვები კომპაქტური და სტაბილურია, როდესაც „ჭურვი“ სრულად არის სავსე პროტონების ან ნეიტრონების „სპეციფიკური რიცხვებით“. ამ "სპეციფიკურ ციფრებს" უწოდებენ "ჯადოსნურ" ნომრებს.  

ამჟამად, 2, 8, 20, 28, 50, 82 და 126 ზოგადად "ჯადოსნურ" რიცხვებად ითვლება. 

როდესაც ბირთვში პროტონების რაოდენობა (Z) და ნეიტრონების რაოდენობა (N) ტოლია "ჯადოსნურ" რიცხვებს, ეს ითვლება "ორმაგად" მაგიის შემთხვევად, რომელიც დაკავშირებულია სტაბილურობასთან. ბირთვული სტრუქტურა. Მაგალითად, ¹⁶O, ჟანგბადის ყველაზე სტაბილურ და უხვ იზოტოპს აქვს Z=8 და N=8, რომლებიც არის „ჯადოსნური“ რიცხვები და ორმაგი მაგიის შემთხვევა. ანალოგიურად, ახლახან აღმოჩენილი იზოტოპი ²⁸O-ს აქვს Z=8 და N=20, რომლებიც ჯადოსნური რიცხვებია. ამიტომ, მოსალოდნელი იყო, რომ ჟანგბადი-28 სტაბილური იქნებოდა, მაგრამ აღმოჩნდა, რომ ის არასტაბილური და ხანმოკლე იყო ექსპერიმენტში (თუმცა ეს ექსპერიმენტული აღმოჩენა ჯერ კიდევ არ არის დადასტურებული განმეორებით ექსპერიმენტებში სხვა პარამეტრებში).  

ადრე შემოთავაზებული იყო 32, როგორც ახალი ჯადოსნური ნეიტრონული რიცხვი, მაგრამ არ აღმოჩნდა, რომ ეს იყო ჯადოსნური რიცხვი კალიუმის იზოტოპებში. 

სტანდარტული ჭურვი-მოდელი ბირთვული სტრუქტურა, დღევანდელი თეორია, რომელიც ხსნის, თუ როგორ არის აგებული ატომის ბირთვები, არასაკმარისია ყოველ შემთხვევაში ²⁸O იზოტოპი.  

ნუკლეონები (პროტონები და ნეიტრონები) ბირთვში შენარჩუნებულია ძლიერი ბირთვული ძალით. ბირთვული სტაბილურობისა და ელემენტების გაყალბების გაგება მდგომარეობს ამ ფუნდამენტური ძალის უკეთ გაგებაში.  

***

წყაროები:  

1. ტოკიოს ტექნოლოგიური ინსტიტუტი. კვლევითი სიახლეები – სინათლის ნეიტრონით მდიდარი ბირთვების შესწავლა: ჟანგბადის პირველი დაკვირვება-28. გამოქვეყნებულია: 31 წლის 2023 აგვისტო. ხელმისაწვდომია მისამართზე https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383  

2. Kondo, Y., Achouri, NL, Falou, HA et al. პირველი დაკვირვება ²⁸O. ბუნება 620, 965–970 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6 

3. ამერიკის შეერთებული შტატების ენერგეტიკის დეპარტამენტი 2021. სიახლეები – The Magic Is Gone for Neutron Number 32. ხელმისაწვდომია საიტზე https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32  

4. Koszorús, Á., Yang, XF, Jiang, WG et al. ეგზოტიკური კალიუმის იზოტოპების მუხტის რადიუსი იწვევს ბირთვულ თეორიას და მაგიურ ხასიათს N = 32. ნატ. ფიზ. 17, 439–443 (2021). https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5 

***