Zbulimi i parë i Oxygen 28 & Modeli standard i guaskës së strukturës bërthamore   

Oksigjen-28 (²⁸O), izotopi më i rëndë i rrallë i oksigjenit është zbuluar për herë të parë nga studiuesit japonezë. Papritur u zbulua se ishte jetëshkurtër dhe e paqëndrueshme pavarësisht se plotësonte kriteret e numrit "magjik" të bërthamor stabilitet.  

Oksigjen ka shumë izotope; të gjithë kanë 8 protone (Z) në bërthamat e tyre, por ndryshojnë në lidhje me numrin e neutroneve (N). Izotopet e qëndrueshme janë ¹⁶O, ¹⁷O dhe ¹⁸O të cilat kanë përkatësisht 8, 9 dhe 10 neutrone në bërthamat e tyre. Nga tre izotopet e qëndrueshme, ¹⁶O është më i bollshëm duke përbërë rreth 99.74% të të gjithë oksigjenit që gjendet në natyrë. 

Zbuluar së fundmi ²⁸Izotopi O ka 8 protone (Z=8) dhe 20 neutrone (N=20). Ai pritej të ishte i qëndrueshëm sepse plotëson kërkesat e numrit "magjik" në lidhje me protonet dhe neutronet (dyfish magji), por u zbulua se ishte jetëshkurtër dhe u prish shpejt.  

Çfarë e bën bërthamën e një atomi të qëndrueshme? Si mbahen së bashku protonet dhe neutronet e ngarkuar pozitivisht në bërthamën e një atomi?  

Sipas modelit standard të guaskës së bërthamor struktura, protonet dhe neutronet mendohet se zënë predha. Ekziston një kufi në numrin optimal të nukleoneve (protoneve ose nukleoneve) që mund të vendosen në një "guaskë" të caktuar. Bërthamat janë kompakte dhe më të qëndrueshme kur "predhat" janë të mbushura plotësisht me një "numër specifik" protonesh ose neutronesh. Këta "numra specifikë" quhen numra "magjikë".  

Aktualisht, 2, 8, 20, 28, 50, 82 dhe 126 konsiderohen përgjithësisht numra "magjikë". 

Kur numri i protoneve (Z) dhe numri i neutroneve (N) në një bërthamë janë të barabartë me numrat "magjikë", ai konsiderohet të jetë një rast i magjisë "dyfish" që shoqërohet me të qëndrueshme bërthamor strukturën. Për shembull, ¹⁶O, izotopi më i qëndrueshëm dhe më i bollshëm i oksigjenit ka Z=8 dhe N=8 që janë numra “magjikë” dhe një rast i magjisë së dyfishtë. Në mënyrë të ngjashme, izotopi i zbuluar së fundmi ²⁸O ka Z=8 dhe N=20 që janë numra magjikë. Prandaj, Oxygen-28 pritej të ishte i qëndrueshëm, por u zbulua se ishte i paqëndrueshëm dhe jetëshkurtër në një eksperiment (megjithëse ky zbulim eksperimental ende nuk është vërtetuar në eksperimente të përsëritura në mjediset e tjera).  

Më parë, 32 u sugjerua të ishte një numër i ri neutron magjik, por nuk u gjet se ishte numër magjik në izotopet e kaliumit. 

Standard shell-modeli i bërthamor struktura, teoria aktuale që shpjegon se si janë strukturuar bërthamat atomike duket e pamjaftueshme të paktën në rastin e ²⁸O izotopi.  

Nukleonet (protonet dhe neutronet) mbahen së bashku në bërthamë nga një forcë e fortë bërthamore. Kuptimi i stabilitetit bërthamor dhe mënyra se si farkëtohen elementët qëndron në zhvillimin e një kuptimi më të mirë të kësaj force themelore.  

***

Referencat:  

1. Instituti i Teknologjisë së Tokios. Lajme kërkimore - Eksplorimi i bërthamave të pasura me neutron të lehta: Vëzhgimi i parë i Oxygen-28. Publikuar: 31 gusht 2023. Në dispozicion në https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383  

2. Kondo, Y., Achouri, NL, Falou, HA et al. Vëzhgimi i parë i ²⁸O. Natyrë 620, 965–970 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6 

3. Departamenti Amerikan i Energjisë 2021. Lajme – Magjia është zhdukur për numrin e neutronit 32. Në dispozicion në https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32  

4. Koszorús, Á., Yang, XF, Jiang, WG et al. Rrezet e ngarkesës së izotopeve ekzotike të kaliumit sfidojnë teorinë bërthamore dhe karakterin magjik të N = 32. Nat. Fiz. 17, 439–443 (2021). https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5 

***