北京時間8月30日，《自然》（Nature）發(fā)表論文稱，首次觀測到極豐中子的氧同位素—氧-27、氧-28。

由東京工業(yè)大學(xué)物理系助理教授近藤洋介（Yosuke Kondo）。來自日本、瑞典、德國、荷蘭、法國、韓國、黎巴嫩等國家人員組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)。使用鈣-48同位素光束轟擊鈹靶，經(jīng)篩選“剔除”質(zhì)子，最終得到最重的氧同位素——氧-28。

加拿大圣瑪麗大學(xué)物理學(xué)教授，加拿大粒子加速器中心首席科學(xué)家里圖帕娜·卡農(nóng)戈（Rituparna Kanungo）在其評論文章中稱：“他們利用世界上最強(qiáng)大的回旋加速器，完成了尋找氧-28這一極具挑戰(zhàn)性的壯舉”。

雖然以前人們預(yù)測過同位素氧-28的存在，但世界并沒有觀測到過這一衰變時間極短的同位素。研究之前以為氧-28原子核中的質(zhì)子和中子具有強(qiáng)大的結(jié)合力。但現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)表明，它以非束縛狀態(tài)存在。

在研究中，氧-27、氧-28是人造同位素：他們將穩(wěn)定高強(qiáng)度的鈣-48同位素光束激發(fā)到總能量約為一百六十億電子伏特，轟擊一個旋轉(zhuǎn)的鈹靶。碰撞使鈣-48分裂成，其中大部分是壽命較短的稀有同位素。碎片飛過一個具有篩選功能的光譜儀得到同位素氟-29。隨后與液氫相撞，被“剔掉”一個質(zhì)子，從而產(chǎn)生氧-28。

近藤洋介等科學(xué)家利用實(shí)驗(yàn)中測量的衰變產(chǎn)物的動量矢量結(jié)果推導(dǎo)出了氧-28的能譜，發(fā)現(xiàn)其能譜的峰值非常低，約為0.5兆電子伏特。而這一發(fā)現(xiàn)與之前的理論預(yù)測都不符。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的觀測和計(jì)算結(jié)果，研究人員推斷：氧-25、氧-27都不可能是氧-28衰變產(chǎn)生的。而氧-28的衰變是按順序進(jìn)行的：先發(fā)射出兩個中子，形成一個氧-26原子核，然后再發(fā)射出兩個中子，形成束縛的氧-24原子核。原子核被認(rèn)為是由質(zhì)子和中子組成的量子多體系統(tǒng)。從1911年物理學(xué)家盧瑟福提出原子核理論，110多年來人們沒有停止對原子核結(jié)構(gòu)的持續(xù)探究。

同位素指的也是原子中質(zhì)子數(shù)相同但中子數(shù)不同的原子互稱同位素。它們的化學(xué)性質(zhì)大部分時候幾乎相同，但質(zhì)量有所差異，因此核物理性質(zhì)也不同。不穩(wěn)定的同位素會發(fā)生衰變、輻射，被稱為放射性同位素。氧已經(jīng)有10多個已知的同位素，只有3個是天然存在的，其他都為人工合成、穩(wěn)定的同位素——氧-16、氧-17、氧-18，其他的都具有各異的放射性。

氧-16的含量最高，我們呼吸的氧氣中的絕大部分就都是氧16，它的豐度高達(dá)99.757%。氧-16的原子核中有8個質(zhì)子和8個中子。而氧-28的原子核中有8個質(zhì)子和20個中子。因?yàn)閾碛蟹浅８叩闹凶雍唾|(zhì)子比，研究人員熱衷于研究其核物理特性。

前述的發(fā)現(xiàn)提供了新的發(fā)現(xiàn)，將加深我們對原子核，特別是極端豐中子原子核的結(jié)構(gòu)的研究與理解。此外，研究中使用的多中子衰變光譜技術(shù)，使得人們對多中子相關(guān)性的詳細(xì)研究和對其他奇特系統(tǒng)的研究現(xiàn)在成為可能。

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