ऑक्सिजन 28 चा पहिला शोध आणि आण्विक संरचनेचे मानक शेल-मॉडेल   

ऑक्सिजन-28 (²⁸ओ), ऑक्सिजनचा सर्वात जड दुर्मिळ समस्थानिक जपानी संशोधकांनी प्रथमच शोधला आहे. अनपेक्षितपणे "जादू" क्रमांकाचे निकष पूर्ण करूनही ते अल्पकालीन आणि अस्थिर असल्याचे आढळून आले. परमाणु स्थिरता.  

ऑक्सिजन अनेक समस्थानिक आहेत; सर्वांच्या केंद्रकांमध्ये 8 प्रोटॉन (Z) असतात परंतु न्यूट्रॉन (N) च्या संख्येच्या बाबतीत भिन्न असतात. स्थिर समस्थानिक आहेत ¹⁶O, ¹⁷ओ आणि ¹⁸O ज्यांच्या केंद्रकात अनुक्रमे 8, 9 आणि 10 न्यूट्रॉन असतात. तीन स्थिर समस्थानिकांपैकी, ¹⁶निसर्गात आढळणा-या सर्व ऑक्सिजनपैकी सुमारे 99.74% O हे मुबलक प्रमाणात आहे. 

अलीकडे आढळले ²⁸O समस्थानिकेमध्ये 8 प्रोटॉन (Z=8) आणि 20 न्यूट्रॉन (N=20) असतात. ते स्थिर असणे अपेक्षित होते कारण ते प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन (दुप्पट जादू) या दोहोंच्या संदर्भात "जादू" क्रमांकाची आवश्यकता पूर्ण करते परंतु ते अल्पायुषी आणि त्वरीत कुजलेले आढळले.  

अणूचे केंद्रक कशामुळे स्थिर होते? अणूच्या केंद्रकात सकारात्मक चार्ज केलेले प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन कसे एकत्र ठेवले जातात?  

च्या मानक शेल-मॉडेल अंतर्गत परमाणु रचना, प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन शेल व्यापतात असे मानले जाते. दिलेल्या "शेल" मध्ये सामावून घेता येणाऱ्या न्यूक्लिओन्सच्या (प्रोटॉन किंवा न्यूक्लिओन्स) इष्टतम संख्येवर मर्यादा आहे. जेव्हा "शेल" प्रोटॉन किंवा न्यूट्रॉनच्या "विशिष्ट संख्येने" पूर्णपणे भरलेले असतात तेव्हा न्यूक्ली कॉम्पॅक्ट आणि अधिक स्थिर असतात. या "विशिष्ट संख्या" ला "जादू" संख्या म्हणतात.  

सध्या, 2, 8, 20, 28, 50, 82 आणि 126 सामान्यतः "जादू" संख्या मानल्या जातात. 

जेव्हा न्यूक्लियसमध्ये प्रोटॉनची संख्या (Z) आणि न्यूट्रॉनची संख्या (N) दोन्ही समान "जादू" संख्या असतात, तेव्हा ते "दुप्पट" जादूचे प्रकरण मानले जाते जे स्थिरतेशी संबंधित आहे. परमाणु रचना उदाहरणार्थ, ¹⁶O, ऑक्सिजनच्या सर्वात स्थिर आणि मुबलक समस्थानिकेमध्ये Z=8 आणि N=8 आहेत जे "जादू" संख्या आहेत आणि दुप्पट जादूचे केस आहेत. त्याचप्रमाणे नुकतेच सापडलेले समस्थानिक ²⁸O मध्ये Z=8 आणि N=20 आहेत जे जादुई संख्या आहेत. म्हणून, ऑक्सिजन-28 स्थिर असणे अपेक्षित होते परंतु एका प्रयोगात ते अस्थिर आणि अल्पायुषी असल्याचे आढळून आले आहे (जरी हा प्रायोगिक निष्कर्ष इतर सेटिंग्जमध्ये पुनरावृत्ती झालेल्या प्रयोगांमध्ये प्रमाणित करणे बाकी आहे).  

यापूर्वी, 32 हा नवीन मॅजिक न्यूट्रॉन नंबर असल्याचे सुचविले होते परंतु पोटॅशियमच्या समस्थानिकांमध्ये तो जादूचा क्रमांक असल्याचे आढळले नाही. 

चे मानक शेल-मॉडेल परमाणु संरचना, अणु केंद्रकांची रचना कशी केली जाते हे स्पष्ट करणारा वर्तमान सिद्धांत किमान बाबतीत अपुरा वाटतो. ²⁸ओ समस्थानिक.  

न्यूक्लिअस (प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन) हे अणुकेंद्रात मजबूत अणुशक्तीने एकत्र ठेवलेले असतात. आण्विक स्थिरता समजून घेणे आणि घटक कसे बनवले जातात हे या मूलभूत शक्तीची चांगली समज विकसित करण्यामध्ये आहे.  

***

संदर्भ:  

1. टोकियो इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी. संशोधन बातम्या - प्रकाश न्यूट्रॉन-रिच न्यूक्ली एक्सप्लोरिंग: ऑक्सिजन-28 चे पहिले निरीक्षण. प्रकाशित: ऑगस्ट 31, 2023. येथे उपलब्ध https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383  

2. Kondo, Y., Achouri, NL, Falou, HA इत्यादी. चे पहिले निरीक्षण ²⁸O. निसर्ग 620, 965-970 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6 

3. यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी २०२१. बातम्या – न्यूट्रॉन क्रमांक ३२ साठी द मॅजिक इज गॉन. येथे उपलब्ध https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32  

4. Koszorús, Á., Yang, XF, Jiang, WG इत्यादी. विदेशी पोटॅशियम समस्थानिकांची चार्ज त्रिज्या आण्विक सिद्धांत आणि जादूच्या वर्णाला आव्हान देते N = 32. नॅट. फिज. 17, 439-443 (2021). https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5 

***