Международная группа физиков впервые синтезировала изотоп кислорода — 28 с 20 нейтронами и 8 протонами в атомном ядре (на 12 больше, чем у наиболее распространенного изотопа). Вопреки предсказаниям теоретической физики, эксперимент показал, что кислород — 28 нестабилен и быстро распадается.
Физики бомбардировали бериллиевую мишень изотопами кальция — 48. В результате облучения сформировался изотоп фтора — 29, который содержал на один протон больше, чем кислород — 28. При столкновении этого изотопа с барьером из жидкого водорода, лишний протон выбивался из атомного ядра с формированием нужного изотопа.
Теории строения атомного ядра предполагали, что кислород — 28 должен быть стабилен из-за «двойного магического ядра». Но эксперименты показали, что эта форма была слишком недолговечной, чтобы ее можно было наблюдать напрямую. Вместо этого команда обнаружила продукты его распада: кислород — 24 плюс четыре нейтрона.
Считается, что атомные ядра с определенным количеством протонов и нейтронов по своей природе стабильны. Это происходит потому, что протоны и нейтроны заполняют «оболочки» ядра. Когда оболочка заполнена нужным количеством протонов или нейтронов, становится чрезвычайно сложно добавлять или удалять частицы.
«Магическими» называют ядра с 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126 частиц. Если и число протонов, и число нейтронов в ядре соответствует одному из этих чисел, атом считается дважды магическим и чрезвычайно стабильным. Например, такое ядро у наиболее распространенного кислорода — 16: у него 8 протонов и 8 нейтронов. Считалось, что форма с 20 нейтронами и 8 протонами будет демонстрировать те же свойства.
Результаты эксперимента ставят под сомнения и требуют уточнения концепции, описывающей строение атомных ядер и объясняющей стабильность определенных форм. Дальнейшие исследования помогут лучше понять силы, которые удерживают частицы внутри ядра вместе, уверены ученые.
