최초의 산소 28 검출 및 핵 구조의 표준 쉘 모델   

산소-28(²⁸O) 가장 무거운 희귀 산소 동위원소가 일본 연구진에 의해 처음으로 검출됐다. 예기치 않게 "마법의" 숫자 기준을 충족했음에도 불구하고 수명이 짧고 불안정한 것으로 밝혀졌습니다. 핵무기 안정성.  

산소 동위원소가 많다. 모두 핵에 8개의 양성자(Z)를 가지고 있지만 중성자 수(N)는 다릅니다. 안정 동위원소는 ¹⁶O, ¹⁷O와 ¹⁸O는 핵에 각각 8개, 9개, 10개의 중성자를 가지고 있습니다. 세 가지 안정 동위원소 중, ¹⁶O는 자연에서 발견되는 모든 산소의 약 99.74%를 구성하는 가장 풍부한 원소입니다. 

최근 감지됨 ²⁸O 동위원소에는 양성자 8개(Z=8)와 중성자 20개(N=20)가 있습니다. 양성자와 중성자 모두에 대한 "마법수"(이중 마법)의 요구 사항을 충족하므로 안정적일 것으로 예상되었지만 수명이 짧고 빠르게 붕괴되는 것으로 밝혀졌습니다.  

원자핵을 안정하게 만드는 것은 무엇입니까? 양전하를 띤 양성자와 중성자는 원자핵에 어떻게 결합되어 있습니까?  

표준 쉘 모델에서 핵무기 구조, 양성자와 중성자는 껍질을 차지하는 것으로 생각됩니다. 주어진 "껍질"에 수용될 수 있는 최적의 핵자(양성자 또는 핵자) 수에는 제한이 있습니다. 핵은 "껍질"이 "특정 수"의 양성자 또는 중성자로 완전히 채워질 때 더 작고 안정적입니다. 이러한 "특정 숫자"를 "마법의" 숫자라고 합니다.  

현재 2, 8, 20, 28, 50, 82 및 126은 일반적으로 "마법의" 숫자로 간주됩니다. 

핵의 양성자 수(Z)와 중성자 수(N)가 모두 "마법"수인 경우, 이는 안정과 관련된 "이중"마법의 경우로 간주됩니다. 핵무기 구조. 예를 들어, ¹⁶가장 안정적이고 가장 풍부한 산소 동위원소인 O는 Z=8과 N=8을 가지며 이는 "마법의" 숫자이며 이중 마법의 경우입니다. 마찬가지로, 최근에 발견된 동위원소 ²⁸O에는 매직 넘버인 Z=8과 N=20이 있습니다. 따라서 산소-28은 안정적일 것으로 예상되었지만 실험에서 불안정하고 수명이 짧은 것으로 나타났습니다(이 실험 결과는 아직 다른 설정의 반복 실험에서 검증되지 않았지만).  

앞서 32는 새로운 마법중성자수로 제시됐으나 칼륨 동위원소에서는 마법수로 밝혀지지 않았다. 

표준 쉘 모델 핵무기 구조, 원자핵의 구조를 설명하는 현재 이론은 적어도 다음과 같은 경우에는 충분하지 않은 것 같습니다. ²⁸아 동위원소.  

핵자(양성자와 중성자)는 강한 핵력에 의해 핵 내에 결합되어 있습니다. 핵 안정성과 요소 구성 방법을 이해하는 것은 이 근본적인 힘을 더 잘 이해하는 데 달려 있습니다.  

***

참조 :  

1. 도쿄공업대학. 연구 뉴스 – 가벼운 중성자가 풍부한 핵 탐험: 산소-28의 최초 관찰. 게시일: 31년 2023월 XNUMX일. https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383  

2. Kondo, Y., Achouri, NL, Falou, HA et al. 첫 번째 관찰 ²⁸O. 자연 620, 965-970 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6 

3. 미국 에너지부 2021. 뉴스 – 중성자 32번의 마법이 사라졌습니다. https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32  

4. Koszorús, Á., Yang, XF, Jiang, WG et al. 이국적인 칼륨 동위원소의 전하 반경은 핵 이론과 마법의 특성에 도전합니다. N = 32. Nat. 물리. 17, 439-443 (2021). https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5 

***