科學家們觀察到了一種前所未見的氧氣形式

新觀察到的氧同位素違背了我們對它應該如何表現的所有期望。

它是氧-28，在氧原子核中見過最多的中子。然而，雖然科學家認為它應該是穩定的，但它衰變得很快 - 質疑我們認為我們對原子核中粒子的“神奇”數量的了解。

原子核包含稱為核子的亞原子粒子，由質子和中子組成。

元素的原子序數由它擁有的質子數定義，但中子的數量可以變化。

不同中子數的元素被稱為同位素;氧氣有8個質子，但可以有不同數量的中子.

以前，在氧同位素氧-26中觀察到的最大中子數量是18（8個質子加上18個中子等于26個核子）。

現在，由日本東京工業大學的核物理學家近藤洋介（Yosuke Kondo）領導的一個團隊發現了兩種我們以前從未見過的氧同位素，氧-27和氧-28，分別有19個和20個中子。

這項工作是在RIKEN進行的放射性同位素束工廠，一種旨在產生不穩定同位素的回旋加速器加速器設施。

首先，研究小組向鈹靶發射了一束鈣-48同位素，以產生更輕的原子，包括氟-29，一種具有9個質子和20個中子的氟同位素。

然后將這種氟-29分離出來并與液氫目標碰撞以敲除質子，試圖產生氧-28。

嘗試是成功的，但令人驚訝。氧-27和氧-28都是不穩定的，只持續片刻，然后分別衰變成氧-24和3或4個松散的中子，這就是氧-28變得有趣的地方。

8 和 20 都是”魔法“分別是質子和中子的數字，這一特性表明氧-28應該是穩定的。

每個核子的總數取決于每個添加的核子如何影響質子和中子配額的穩定性，稱為”貝殼'。

核物理學中的一個神奇數字是完全填滿一個殼層的核子數量，每個新殼層與前一個殼層的區別在于能量間隙很大。

質子和中子殼都包含每個幻數的原子核被稱為雙魔法，并且預計特別穩定。

地球上的大部分氧氣，包括我們呼吸的空氣，都是氧氣的雙重神奇形式，氧氣-16。

長期以來，人們一直認為氧-28將成為繼氧-16之后的下一個雙魔法氧同位素，但之前尋找它的嘗試都失敗了。

（有趣的是，有證據表明氧-24可能是雙重魔法2009年出現，表明 16 可能是一個幻數。

近藤和他的同事們的工作可以解釋為什么。他們的發現表明中子殼沒有被填充。這就提出了一個問題，即20是否是中子的神奇數字。

有趣的是，它似乎與一種被稱為氖，鈉和鎂同位素反轉島的現象一致，其中20個中子的殼無法關閉。這也延伸到氟-29，現在顯然是氧-28。

對奇怪未閉合的中子殼層的進一步了解將不得不等到研究人員能夠以激發的高能狀態探測原子核。氧-28的其他形成方法也可能揭示，盡管這要實現起來要困難得多。

目前，該團隊引人入勝且來之不易的結果顯示，雙重魔法核可能比我們知道的要復雜得多。

該研究已發表在自然界.

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