Японські вчені першими у світі синтезували найважчий ізотоп кисню-28 (28O). На подив дослідників, ізотоп 28O відразу ж розпався, що суперечить теоріям Стандартної моделі. Це підриває основи наших знань про світобудову – про сильну ядерну взаємодію елементарних частинок, чому тепер належить знайти пояснення.
Найпоширеніша на Землі форма ізотопу кисню – це кисень-16. Кисень-28 повинен мати на 12 нейтронів більше, але його досі ніхто не зміг синтезувати. Це вдалося зробити вченим із Токійського технологічного інституту. Після серії ядерних перетворень на установці Riken RI у Вако (Японія) відсіяний спектрометром ізотоп фтору-29 з дев’ятьма протонами спрямували на мішень із рідкого водню. Після зіткнення водень і 29F втратили по одному протону й утворили молекулу ізотопу кисню-28.
Утім, про появу 28O вчені змогли судити лише побічно, за слідами його розпаду. Всупереч передбаченням теорії, він зруйнувався надзвичайно швидко – через зептосекунду (10-21 с). Стандартна модель уявляла, що ізотоп кисню-28 зможе існувати практично вічно, настільки він мав виявитися стабільним.
“Це відкриває дуже, дуже велике фундаментальне питання про найсильнішу взаємодію в природі – ядерну силу, – прокоментував відкриття виданню New Scientist Рітупарна Канунго, фізик з Університету Святої Марії (Канада), який не брав участі в експерименті.
Стандартна модель стверджує, що частинки будуть стабільними, якщо оболонки в ядрі атома заповнені певним числом протонів і нейтронів, яке називають “магічним” числом. Кисень-28 містить 20 нейтронів і 8 протонів – обидва числа є магічними, що змушувало припустити, що ця молекула мала б бути надзвичайно стабільною або “двічі магічною”. Однак цього не сталося.
Про синтез 28O вчені дізналися з продуктів його розпаду, який стався, мабуть, за два етапи. В кінцевому підсумку залишився ізотоп кисень-24 і чотири нейтрони. “Я був здивований, – сказав в інтерв’ю Nature Такаші Накамура, фізик із Токійського технологічного інституту і співавтор дослідження. – Особисто я думав, що це подвійна магія. Але природа сказала своє слово”.
Хоча експеримент ще не був відтворений в інших лабораторіях, результати дослідження дають змогу припустити, що наявний список магічних чисел може не давати повної картини того, наскільки стабільні молекули. Зокрема, ще у 2009 вчені показали, що ізотоп кисню-24 поводиться так, ніби він двічі магічний, хоча в нього немає магічного числа протонів і нейтронів в оболонці. Подібні загадки мають особливу цінність для науки. Вони вказують мету, до якої треба рухатися далі.
Читайте також: