Primeira detecção de oxigênio 28 e modelo padrão de estrutura nuclear   

Oxigênio-28 (²⁸O), o isótopo raro de oxigênio mais pesado foi detectado pela primeira vez por pesquisadores japoneses. Inesperadamente, descobriu-se que era de curta duração e instável, apesar de atender aos critérios de número “mágico” de nuclear estabilidade.  

Oxygen tem muitos isótopos; todos têm 8 prótons (Z) em seus núcleos, mas diferem no que diz respeito ao número de nêutrons (N). Os isótopos estáveis ​​são ¹⁶O, ¹⁷O e ¹⁸O que possuem 8, 9 e 10 nêutrons em seus núcleos, respectivamente. Dos três isótopos estáveis, ¹⁶O é o mais abundante, constituindo cerca de 99.74% de todo o oxigênio encontrado na natureza. 

Detectado recentemente ²⁸O isótopo possui 8 prótons (Z=8) e 20 nêutrons (N=20). Esperava-se que fosse estável porque atende ao requisito do número “mágico” em relação a prótons e nêutrons (duplamente mágico), mas descobriu-se que tinha vida curta e decaía rapidamente.  

O que torna o núcleo de um átomo estável? Como os prótons e nêutrons com carga positiva são mantidos juntos no núcleo de um átomo?  

Sob o modelo shell padrão de nuclear estrutura, acredita-se que prótons e nêutrons ocupem conchas. Existe um limite para o número ideal de núcleons (prótons ou núcleons) que podem ser acomodados em uma determinada “invólucro”. Os núcleos são compactos e mais estáveis ​​quando as “conchas” estão totalmente preenchidas com um “número específico” de prótons ou nêutrons. Esses “números específicos” são chamados de números “mágicos”.  

Atualmente, 2, 8, 20, 28, 50, 82 e 126 são geralmente considerados números “mágicos”. 

Quando o número de prótons (Z) e o número de nêutrons (N) em um núcleo são iguais aos números “mágicos”, é considerado um caso de magia “duplamente” que está associada a estabilidade. nuclear estrutura. Por exemplo, ¹⁶O, o isótopo de oxigênio mais estável e abundante tem Z = 8 e N = 8, que são números “mágicos” e um caso duplamente mágico. Da mesma forma, o isótopo recentemente detectado ²⁸O tem Z=8 e N=20 que são números mágicos. Portanto, esperava-se que o Oxigênio-28 fosse estável, mas foi considerado instável e de curta duração em um experimento (embora esta descoberta experimental ainda não tenha sido validada em experimentos repetidos em outros ambientes).  

Anteriormente, 32 foi sugerido como um novo número mágico de nêutrons, mas não foi considerado um número mágico em isótopos de potássio. 

Modelo de shell padrão de nuclear estrutura, a teoria atual que explica como os núcleos atômicos são estruturados parece insuficiente, pelo menos no caso de ²⁸Ó isótopo.  

Os núcleons (prótons e nêutrons) são mantidos juntos no núcleo pela força nuclear forte. A compreensão da estabilidade nuclear e de como os elementos são forjados reside no desenvolvimento de uma melhor compreensão desta força fundamental.  

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Referências:  

1. Instituto de Tecnologia de Tóquio. Notícias de pesquisa – Explorando núcleos leves ricos em nêutrons: primeira observação de oxigênio-28. Publicado: 31 de agosto de 2023. Disponível em https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383  

2. Kondo, Y., Achouri, NL, Falou, HA et ai. Primeira observação de ²⁸O. Natureza 620, 965-970 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6 

3. Departamento de Energia dos EUA 2021. Notícias – A magia acabou para o nêutron número 32. Disponível em https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32  

4. Koszorús, Á., Yang, XF, Jiang, WG et ai. Os raios de carga de isótopos exóticos de potássio desafiam a teoria nuclear e o caráter mágico de N = 32. Nat. Física 17, 439-443 (2021). https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5 

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