Ядром, поставившим под сомнение теории строения атомного ядра, стало ядро сверхтяжелого кислорода-28 содержащие 20 нейтронов, полученное японскими учеными. Вопреки предсказаниям теоретиков, кислород-28 оказался крайне неустойчивым. Физики не успели даже зарегистрировать такие ядра, хотя теоретически они должны быть дважды магическими, а значит, согласно домыслам теоретиков, особенно стабильными.
Получается, что представления теоретиков как о структуре атомного ядра, так и о, так называемом, “сильном взаимодействии”, ложные. К таким выводам пришли Йосуке Кондо (Yosuke Kondo) и его коллеги в статье, опубликованной в журнале Nature.
Электроны в атоме занимают ряд оболочек, и полностью заполненная оболочка делает его химически инертным, как благородные газы. Теоретики решили, что так же должно быть устроено атомное ядро: протоны и нейтроны (нуклоны) якобы заполняют одну оболочку за другой, полностью заполненная оболочка означает большую стабильность всей конструкции. Соответствующее количество нуклонов теоретики назвали “магическим числом”. По их домыслам если ядро содержит магическое количество и протонов, и нейтронов, то оно должно быть особенно устойчивым.
В природе найдены пять таких дважды магических ядер, еще несколько получены искусственно. Самое распространенное из них — обычный кислород-16, включающий по восемь (магическое число) протонов и нейтронов. Теория предсказывает существование и дважды магического кислорода-28 (восемь протонов и 20 нейтронов), который также должен быть исключительно устойчив. Но на практике все оказалось не так.
Получить кислород-28 удалось на ускорителе Riken RI Beam Factory, который работает в исследовательском центре Нисина (Nishina) в японском городе Вако. Для этого физики разгоняли ядра кальция-48 в циклотроне и сталкивали их с бериллиевой мишенью, создавая фтор-29, содержащий те же 20 нейтронов, но на один протон больше, чем нужный изотоп кислорода. Поэтому фтор-29 отправляли дальше, прогоняя через жидкий водород, и тогда он терял протон, превращаясь в кислород-28.
Кислород-24 несколько лет назад оказался очень стабильным вопреки предсказаниям теоретиков.
Те же идеи, которые заставляли физиков ожидать стабильности от кислорода-28, стоят за верой в существование сверхтяжелых трансурановых элементов с большим сроком жизни, так называемого, «острова стабильности». Их поиски идут уже не одно десятилетие.