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

Oksigjen-28 (²⁸O), the heaviest rare isotope of oxygen has been detected for the first time by Japanese researchers. Unexpectedly it was found to be short-lived and unstable despite meeting the “magic” number criteria of 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?  

Under standard shell-model of bërthamor structure, protons and neutrons are thought to occupy shells. There is a limit on optimal number of nucleons (protons or nucleons) that can be accommodated a given “shell”. Nuclei are compact and more stable when “shells” are fully filled with a “specific numbers” of protons or neutrons. These “specific numbers” are called “magic” numbers.  

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

When both number of protons (Z) and number of neutrons (N) in a nucleus equal “magic” numbers, its considered to be a case of “doubly” magic which is associated with stable bërthamor structure. For example, 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-model of bërthamor structure, the current theory explaining how atomic nuclei are structured seem to insufficient at least in the case of 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 

***