![](/images/YP-cdn92rDfsjD_knp6GpS7ottri5vqj9btIpjIO5SE/rs:auto:877:579:0:0/dpr:2/q:100/bG9jYWw6L3B1Ymxp/Yy9zdG9yYWdlL3Bv/c3QvMjY0NzExL2Zp/bGUtYjY3NzIyYmQ0/ZTRiMTViNDExZjgy/YWI3ZTZkYTcwMTYu/anBn.jpg)
Физики-ядерщики предсказывали особую стабильность изотопов с «магическим» числом протонов или нейтронов в ядре. Для нового изотопа кислорода, полученного в японской лаборатории, предсказание не подтвердилось, и ученые пытаются понять причины этого. Возможно, физикам придется изменить модели, с помощью которых предсказываются свойства атомных ядер.
Как сообщает журнал Nature, физики из японского научно-исследовательского института Riken впервые получили изотоп кислорода-28. В нем на 12 нейтронов больше, чем в нормальном кислороде-16 — наиболее распространенном изотопе природного кислорода.
Этот изотоп представлял большой интерес, так как он относится к «двойным магическим ядрам». Ядра атомов состоят из положительно заряженных протонов и не имеющих электрического заряда нейтронов, которые связаны ядерным взаимодействием. От соотношения числа этих частиц зависит, будет ли ядро стабильным. Особыми свойствами обладают ядра, в которых число протонов или нейтронов равно одному из так называемых магических чисел — 8, 20, 28, 50, 82 или 126. Такие ядра, даже если они нестабильны, живут дольше, чем немного отличающиеся от них по числу протонов или нейтронов «немагические» нестабильные ядра. Магические числа являются проявлением оболочечной структуры ядер и соответствуют полностью заполненным протонной или нейтронной оболочке. Это можно сравнить с полным заполнением электронной оболочки у благородных газов, что делает их особенно устойчивыми — поэтому они практически не вступают в химические реакции с другими веществами. Если в ядре «магическими» являются и число протонов, и число нейтронов, то такие ядра называют «дважды магическими». К «дважды магическим» ядрам относится и наиболее распространенный стабильный изотоп кислорода: в нем 8 протонов и 8 нейтронов.
В ядерной физике «магические» числа — это такое число протонов или нейтронов в ядре, при котором становится полностью заполненной какая-либо его оболочка.
![Циклотрон, который создает потоки радиоактивных изотопов. Вако, Япония](/images/VwZb1Vkcbyv0W2ZidSWYh5LkMaSSMcsIEFQRBLh2pMY/rs:fit:866:0:0:0/dpr:2/q:80/bG9jYWw6L3B1Ymxp/Yy9zdG9yYWdlL2Nv/bnRlbnRfYmxvY2sv/aW1hZ2UvMTgwMDQv/ZmlsZS1kMjJlNWQ3/NTg5ZWQ4OTNiZjY4/NWJlNjc2MzA0ODdi/Ni5qcGc.jpg)
Циклотрон, который создает потоки радиоактивных изотопов. Вако, Япония
Фото: Nishina Center for Accelerator-Based Science
Изучение синтеза и распада несуществующих в природе атомных ядер — один из способов понять особенности ядерного взаимодействия. Ученые давно предсказывали «магические» свойства несуществующего в природе кислорода-28, в котором 8 протонов и 20 нейтронов. Эксперимент по его синтезу проводился на ускорительном комплексе Riken для производства и изучения короткоживущих изотопов. Ядерщики сначала направляли пучок изотопов кальция-48 на мишень из бериллия, при этом рождались ядра изотопа фтора-29. В них на один протон больше, чем нужно для искомого кислорода-28. Поэтому ученые сталкивали пучок изотопов фтора-29 с мишенью из жидкого водорода, при этом из фтора вылетал один протон, и получался кислород-28.
Из-за его нестабильности кислород-28 невозможно детектировать непосредственно, поэтому физики детектировали его продукты распада: кислород-24 и четыре нейтрона. Это первое одновременное наблюдение четырех нейтронов в таком процессе. Для него японские ядерщики позаимствовали детектор из Института тяжелых ионов имени Гельмгольца в Дармштадте.
Ученым не удалось измерить время жизни кислорода-28 — он распадался практически сразу после того, как возникал, то есть вел себя не как дважды магический изотоп. Между тем физики ожидали, что в силу своих «магических» чисел протонов и нейтронов он поживет подольше. Поэтому данный эксперимент поднимает много вопросов по поводу нынешних теоретических моделей. Одним из ответов на эти вопросы, по мнению физиков, может стать синтез кислорода-30 и сравнение его времени полураспада с временем полураспада кислорода-28.
В ядерной физике «магические» числа — это такое число протонов или нейтронов в ядре, при котором становится полностью заполненной какая-либо его оболочка.