Группа исследователей под руководством физика-ядерщика Йосуке Кондо из Токийского технологического института сумела получить два новых необычных изотопа: кислород-27 и кислород-28. К их удивлению оба изотопа оказались крайне нестабильными и просуществовали всего мгновение. Это переворачивает устоявшуюся в физике картину мира нуклонов и порождает много вопросов о строении сложных ядер химических элементов.
У кислорода в ядре всегда 8 протонов, но количество нейтронов может варьироваться весьма широко – такие формы и называют изотопами. Нейтроны и протоны внутри ядра называют нуклонами, они могут выстраиваться в подобие «оболочек». Это условные структуры, которые по мере заполнения нуклонами принимают замкнутый вид и приходят в стабильное, устойчивое положение. Добавление новых нейтронов дестабилизирует оболочку, пока она не накопит их достаточное количество для перехода в следующее стабильное состояние, которое отличается большим уровнем энергии.
Принято считать, что числа 8 и 20 для протонов и нейтронов (соответственно) «магические», поскольку при таком количестве оболочка гарантировано стабилизируется. Также есть понятие «двойное магическое», комбинация из исходных чисел. Например, самый распространенный изотоп на нашей планете — это кислород-16, два раза по восемь. Исходя из этого принципа, ученые ожидали увидеть кислород-28 в качестве образца стабильности, но вышло ровно наоборот.
В случае с кислородом-27 вопросов нет, но кислород-28 озадачил ученых. Йосуке Кондо предположил, что его оболочка осталась незакрытой, несмотря на «магическое» количество нуклонов в ней. В чем-то это схоже с явлением «острова инверсии», когда состоящие из 20 нуклонов оболочки натрия, неона и магния не закрываются вопреки расчетам. Значит, правило «магии» в данном случае не работает, либо работает за пределами нашего понимания. Ученые надеются получить состояние ядра с более высокой энергией в поисках ответов на новые вопросы.