Двойно магическата форма на кислород може да оспори фундаментален закон на физиката

За първи път учените създадоха кислород-28, рядък кислороден изотоп, който има 12 повече неутрона от кислород-16, най-често срещаната форма на кислород на планетата. Този новосъздаден „тежък“ кислороден изотоп има най-големия брой неутрони, виждан някога в кислороден атом, и се очакваше да бъде ултрастабилен и да съществува почти вечно. Вместо това обаче той се разгради невероятно бързо – откритие, което предизвиква разбирането за силната сила, която свързва основните частици на материята, като протони и неутрони, за да образуват по-големи частици в ядрото на атома.

„Това отваря много, много голям фундаментален въпрос за най-силното взаимодействие на природата, силната ядрена сила“, казва пред New Scientist Ритупарна Канунго, физик от университета Сейнт Мери в Канада, който не е участвал в експеримента.

За да създаде кислород-28, екип, ръководен от изследователи от Токийския технологичен институт, взривява лъч от флуор-29 – изотоп, който има девет протона – в мишена с течен водород в Riken RI Beam Factory в Уако, Япония. При удара и водородът, и флуорът-29 губят протон, което създава изцяло нова молекула кислород-28, според изследването, публикувано на 30 август в списание Nature.

Съгласно Стандартния модел, водещата теория на физиката на елементарните частици, частиците трябва да са стабилни, ако черупките в ядрото на атома са пълни с определен брой протони и неутрони, които са известни като „магически“ числа. Кислород-28 съдържа 20 неутрона и осем протона, като и двете са магически числа, което предполага, че молекулата трябва да е била изключително стабилна или „двойно магическа“. Но не беше така.

По време на експеримента молекулата кислород-28 се разпада в рамките на една зептосекунда или една трилионна от една милиардна от секундата. Всъщност присъствието му се потвърждава само от продуктите, които оставя след себе си, когато се разпада: кислород-24 и четири неутрона.

„Бях изненадан“, каза Такаши Накамура, физик от Токийския технологичен институт и съавтор на изследването, пред Nature. „Лично аз смятах, че това е двойна магия. Но това казва природата.“

Въпреки че експериментът все още не е възпроизведен, констатациите от това проучване показват, че настоящият списък с магически числа може да не разказва пълната история за това дали молекулите са стабилни.

В отделен случай учените през 2009 г. показаха, че изотоп кислород-24 се държи така, сякаш е двойно магически, въпреки че няма магически брой протони и неутрони.

Новото проучване може да подобри пътя на бъдещите изследвания, които могат да предоставят повече улики за мистериозните сили, слепващи частиците в ядрото на атома, смята Майкъл Тоенесен, професор по физика в Мичиганския държавен университет и съавтор на изследването. „Мисля, че резултатите от експериментите демонстрират значението на изучаването на тези екзотични ядра заедно и отвъд границата на съществуване“, каза той за Live Science. „Все още не знаем напълно как да свързваме неутроните и протоните заедно, за да образуват ядра. Изследването на тези крайности тества основите на ядрените модели.“