Международная команда ученых провела первое наблюдение двух изотопов — кислорода-27 и -28 — с помощью их распада. Оказалось, что 28О имеет более низкую энергию, чем предсказывала теория. Его ядро также чрезвычайно богато нейтронами. Это открытие поможет детальнее рассмотреть химические экзотические системы. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Изотопы — это разновидности атомов одного химического элемента. Они различаются по массовым числам из-за количества нейтронов в ядрах. В частности, у кислорода в природе есть три изотопа: 16О, 17О и 18О. Однако теоретически ученые предсказывают, что можно создать и другие изотопы. Например, 27О и 28О. Кислород-28 особенно интересен: в его ядре находится сразу 20 нейтронов вместо привычных 8–10. Однако никогда раньше физикам не удавалось получить эти молекулы и пронаблюдать вживую их свойства.
Теперь международная команда исследователей применила метод нейтронного распада с помощью пучков нестабильных ядер фтора-29 (29F). Несколько нейтронов выбросились из вещества, а количество протонов осталось неизменным. Так молекулы фтора превратилась в нужные изотопы кислорода. Ученые заметили, что получившиеся изотопы содержат больше нейтронов, чем обычно, а 28О вообще не имеет замкнутой оболочки для нейтронов. «Этот результат предполагает, что "остров инверсии", при котором энергетический разрыв между орбиталями нейтронов ослабевает или исчезает вовсе, распространяется за пределы изотопов фтора 28F и 29F в изотопы кислорода», — объяснил Ёсукэ Кондо из Токийского университета.
Исследователи обнаружили, что оба изотопа существуют в виде узких резонансов — связей более мелких частиц. Физики сравнили энергии распада с результатами своих теоретических моделей. Большинство расчетов предсказывали более сильные энергии. ЭТо показывает, что теоретические расчеты кислорода-27 и -28 слишком сложны и могли быть неверными.
Результаты расширили понимание структуры ядра разных изотопов, особенно тех, что богаты нейтронами. Ученые впервые рассмотрели 27О и 28О, и теперь стало возможным изучить другие изотопы с нестандартными структурами. Это ускорит развитие атомных технологий в медицине, промышленности и ядерной энергетике.
Автор: Ксения Земскова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
