Фізики вперше спостерігали рідкісний ізотоп кисень-28. Дослідження опубліковано в журналі Nature.
Міжнародна група фізиків вперше синтезувала ізотоп кисню-28 з 20 нейтронами і 8 протонами в атомному ядрі (на 12 більше, ніж у найбільш поширеного ізотопу). Всупереч прогнозам теоретичної фізики, експеримент показав, що кисень-28 нестабільний і швидко розпадається.
Фізики бомбардували берилієву мішень ізотопами кальцію-48. В результаті опромінення сформувався ізотоп фтору-29, який містив на один протон більше, ніж кисень-28. При зіткненні цього ізотопу з бар’єром з рідкого водню, зайвий протон вибивався з атомного ядра з формуванням потрібного ізотопу.
Теорії будови атомного ядра припускали, що кисень-28 повинен бути стабільний через «подвійне магічне ядро». Але експерименти показали, що ця форма була занадто недовговічною, щоб її можна було спостерігати безпосередньо. Замість цього команда виявила продукти його розпаду: кисень-24 плюс чотири нейтрони.
Вважається, що атомні ядра з певною кількістю протонів і нейтронів за своєю природою стабільні. Це відбувається тому, що протони і нейтрони заповнюють «оболонки» ядра. Коли оболонка заповнена потрібною кількістю протонів або нейтронів, стає надзвичайно складно додавати або видаляти частинки.
«Магічними» називають ядра з 2, 8, 20, 28, 50, 82 і 126 частинок. Якщо і число протонів, і число нейтронів в ядрі відповідає одному з цих чисел, атом вважається двічі магічним і надзвичайно стабільним. Наприклад, таке ядро у найбільш поширеного кисню-16: у нього 8 протонів і 8 нейтронів. Вважалося, що форма з 20 нейтронами і 8 протонами буде демонструвати ті ж властивості.
Результати експерименту ставлять під сумніви і вимагають уточнення концепції, яка описує будову атомних ядер і пояснює стабільність певних форм. Подальші дослідження допоможуть краще зрозуміти сили, які утримують частинки всередині ядра разом, впевнені вчені.