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鈣-48同位素光束轟擊鈹靶,經篩選、“剔除”質子,最終產生最重的氧同位素——氧-28。
世界上最重的氧同位素——氧-28第一次被找到。人們對它的研究,有望對原子核結構現代理論或模型進行嚴格的檢驗。
北京時間8月30日23時許,國際頂級學術期刊《自然》(Nature)發表論文稱,首次觀測到極豐中子的氧同位素——氧-27、氧-28。
該論文的通訊作者是日本東京工業大學物理系助理教授近藤洋介(Yosuke Kondo)。來自日本、德國、法國、瑞典、荷蘭、韓國、黎巴嫩等國家的人員組成了聯合研究團隊。
“他們利用世界上最強大的回旋加速器,完成了尋找氧-28這一具有挑戰性的壯舉。”加拿大圣瑪麗大學物理學教授、加拿大粒子加速器中心科學家里圖帕娜·卡農戈(Rituparna Kanungo)在其評論文章中稱。
雖然人們預測過同位素氧-28的存在,但此前沒有人觀測到過這一衰變時間極短的同位素。人們之前認為氧-28原子核中的中子和質子具有很強的結合力。但現在的實驗顯示,它以非束縛狀態存在。
在前述研究中,氧-27、氧-28是被人為制造出來的:他們將一束高強度的穩定的鈣-48同位素光束激發到總能量約為160億電子伏特,轟擊一個旋轉的鈹靶。碰撞使鈣-48分裂成更輕的原子核,其中大部分是壽命較短的稀有同位素。碎片飛過一個光譜儀,篩選出同位素氟-29。后者只比氧-28多一個質子。氟-29隨后與液氫相撞,被“剔掉”一個質子,從而產生氧-28。
近藤洋介等人測量了實驗中衰變產物的動量矢量,并利用這些結果推導出了氧-28的能譜,發現其能譜的峰值相當低,約為0.5兆電子伏特。而這一發現與之前所有的理論預測都不符。
根據實驗中的觀測和計算結果,研究人員推斷,氧-27、氧-25都不可能是氧-28衰變產生的。而氧-28的衰變是按順序進行的:先發射出兩個中子,形成一個氧-26核,然后再發射出兩個中子,形成束縛的氧-24核。
原子核被認為是由質子和中子組成的量子多體系統。從1911年物理學家盧瑟福提出原子有核,110多年來,人們沒有停止對原子核結構的繼續探究。
氧有10多個已知同位素,其中只有3個是天然存在的、穩定的同位素——氧-16、氧-17、氧-18,其他的都具有放射性。
氧-16的含量最高,占我們呼吸的氧氣中的絕大部分。它的原子核中有8個質子和8個中子。