酸素28の初検出と核構造の標準シェルモデル   

酸素 28 (²⁸O)、酸素の最も重い希少同位体が日本の研究者によって初めて検出されました。予期せぬことに、「マジック」ナンバーの基準を満たしているにもかかわらず、寿命が短く不安定であることが判明しました。 核の 安定性。  

酸素 多くの同位体を持っています。 すべての原子核には 8 個の陽子 (Z) がありますが、中性子 (N) の数が異なります。 安定同位体は、 ¹⁶O, ¹⁷Oと ¹⁸O はそれぞれ核内に 8、9、10 個の中性子を持っています。 XNUMXつの安定同位体のうち、 ¹⁶O は最も豊富で、自然界に見られるすべての酸素の約 99.74% を構成します。 

最近検出された ²⁸O 同位体には 8 個の陽子 (Z=8) と 20 個の中性子 (N=20) があります。 陽子と中性子の両方に関して「魔法」数の要件を満たしているため（二重魔法）、安定であると期待されていましたが、寿命が短く、すぐに崩壊することが判明しました。  

原子核はなぜ安定するのでしょうか? 正に荷電した陽子と中性子はどのようにして原子核内に保持されているのでしょうか?  

標準シェルモデルの下では、 核の 構造的には、陽子と中性子が殻を占めると考えられています。特定の「シェル」に収容できる核子 (陽子または核子) の最適な数には制限があります。 「殻」が「特定の数」の陽子または中性子で完全に満たされている場合、原子核はコンパクトでより安定します。この「特定の数字」を「マジック」ナンバーと呼びます。  

現在、2、8、20、28、50、82、126 は一般的に「魔法の」数字とみなされています。 

原子核内の陽子数 (Z) と中性子の数 (N) の両方が「魔法」数に等しい場合、それは安定性に関連する「二重」魔法のケースであると考えられます。 核の 構造。例えば、 ¹⁶ああ、酸素の最も安定で最も豊富な同位体は Z=8 と N=8 を持ち、これは「魔法の」数であり、二重の魔法の場合です。 同様に、最近検出された同位体 ²⁸O には Z=8 と N=20 があり、これらは魔法の数です。 したがって、酸素 28 は安定であると予想されていましたが、実験では不安定で寿命が短いことが判明しました (ただし、この実験結果は他の設定で繰り返された実験ではまだ検証されていません)。  

以前、32 は新しい魔法の中性子数であると示唆されましたが、カリウムの同位体では魔法の数であるとはわかりませんでした。 

の標準シェルモデル 核の 構造、原子核がどのように構造化されているかを説明する現在の理論は、少なくとも次の場合には不十分であるようです。 ²⁸ああ、同位体よ。  

核子（陽子と中性子）は、強い核力によって原子核内に保持されています。 核の安定性と元素がどのように形成されるかを理解するには、この基本的な力をより深く理解する必要があります。  

***

参照：  

1. 東京工業大学。 研究ニュース – 光中性子豊富な原子核の探索: 酸素 28 の初の観測。 発行日: 31 年 2023 月 XNUMX 日。 https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383  

2. 近藤 Y.、オランダ州アチョーリ、HA 州ファロウ ら の最初の観察 ²⁸O. 自然 620、965–970（2023）。 https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6 

3. 米国エネルギー省 2021 年。ニュース – 中性子番号 32 の魔法は消えた。 https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32  

4. コソルス、Á.、ヤン、XF、ジャン、WG ら エキゾチックなカリウム同位体の電荷半径は、核理論と核の魔法の性質に疑問を投げかけます。 N = 32。 Nat。 Phys。 17、439–443（2021）。 https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5 

***