کشف شکل جدیدی از اکسیژن، درک ما از قوانین فیزیک را به چالش می‌کشد | بهمن 1401

تلاش محققان درعین موفقیت‌آمیزبودن، غافلگیرکننده بود. اکسیژن-۲۷ و اکسیژن-۲۸ هردو ناپایدار هستند و پیش از واپاشی به اکسیژن-۲۴ و سه یا چهار نوترون آزاد، فقط برای یک لحظه دوام می‌آورند. این همان جایی است که داستان اکسیژن-۲۸ جالب می‌شود.

هردو عدد ۸ و ۲۰، اعدادی جادویی برای پروتون‌ها و نوترون‌ها به‌شمار می‌روند و درواقع خاصیتی هستند که نشان می‌دهند اکسیژن-۲۸ باید پایدار باشد. تعداد کل هرکدام به این بستگی دارد که نوکلئون‌های اضافه‌شده چگونه روی پایداری سهمیه‌های پروتون و نوترون که پوسته‌ی هسته نام دارد، تاثیر می‌گذارند.

بیشتر اکسیژن روی زمین (ازجمله هوایی که تنفس می‌کنیم) شکل جادویی مضاعفی از اکسیژن است؛ یعنی اکسیژن-۲۶. برای مدت‌زمان طولانی انتظار می‌رفت که اکسیژن-۲۸، ایزوتوپ اکسیژن جادویی مضاعف بعد از اکسیژن-۲۶ باشد؛ اما تلاش‌های قبلی برای یافتن آن کافی نبود.

جالب اینجاست که شواهد مبنی بر اینکه اکسیژن-۲۴ ممکن است جادوی مضاعف باشد، در سال ۲۰۰۹ ظاهر شدند. این شواهد نشان می‌دادند که ممکن است ۱۶ هم عددی جادویی باشد. پژوهش کوندو و همکارانش می‌تواند توضیح‌ قانع‌کننده‌ای برای این موضوع ارائه دهد. یافته‌های آن‌ها درعین حال که نشان می‌دهد پوسته‌ی نوترونی پر نشده بود، این سوال را مطرح می‌کند که آیا ۲۰ هم می‌تواند عددی جادویی برای نوترون‌ها باشد یا خیر.

یافته‌های اخیر با پدیده‌ای تحت‌عنوان جزیره‌ی وارونگی برای ایزوتوپ‌های نئون، سدیم و منیزیم نیز سازگار به‌نظر می‌رسد؛ پدیده‌ای که در آن پوسته‌های ۲۰ نوترونی بسته نمی‌شوند. ظاهرا این موضوع به فلوئور-۲۹ و اکسیژن-۲۸ هم تعمیم‌پذیر است.

درک بیشتر پوسته‌ی نوترونی که به‌طرز عجیبی بسته نشده، مستلزم بررسی‌های بیشتر هسته توسط محققان در حالت برانگیخته و پرانرژی‌تر است. احتمالا روش‌های دیگری نیز برای تشکیل اکسیژن-۲۸ وجود داشته باشد؛ اگرچه بررسی این موضوع کار بسیار دشواری است. درحال‌حاضر یافته‌های جذاب تیم تحقیقاتی نشان می‌دهند که هسته‌های جادویی مضاعف می‌توانند بسیار پیچیده‌تر از چیزی باشند که پیش از این می‌دانستیم.

نتایج مطالعه در نشریه‌ی نیچر منتشر شده است.