世界最重氧同位素首次被观测到,将检验原子核结构理论模型

钙-48同位素光束轰击铍靶,经筛选、“剔除”质子,最终产生最重的氧同位素——氧-28。
世界上最重的氧同位素——氧-28第一次被找到。人们对它的研究,有望对原子核结构现代理论或模型进行严格的检验。
北京时间8月30日23时许,国际顶级学术期刊《自然》(Nature)发表论文称,首次观测到极丰中子的氧同位素——氧-27、氧-28。
该论文的通讯作者是日本东京工业大学物理系助理教授近藤洋介(Yosuke Kondo)。来自日本、德国、法国、瑞典、荷兰、韩国、黎巴嫩等国家的人员组成了联合研究团队。
“他们利用世界上最强大的回旋加速器,完成了寻找氧-28这一具有挑战性的壮举。”加拿大圣玛丽大学物理学教授、加拿大粒子加速器中心科学家里图帕娜·卡农戈(Rituparna Kanungo)在其评论文章中称。
虽然人们预测过同位素氧-28的存在,但此前没有人观测到过这一衰变时间极短的同位素。人们之前认为氧-28原子核中的中子和质子具有很强的结合力。但现在的实验显示,它以非束缚状态存在。
在前述研究中,氧-27、氧-28是被人为制造出来的:他们将一束高强度的稳定的钙-48同位素光束激发到总能量约为160亿电子伏特,轰击一个旋转的铍靶。碰撞使钙-48分裂成更轻的原子核,其中大部分是寿命较短的稀有同位素。碎片飞过一个光谱仪,筛选出同位素氟-29。后者只比氧-28多一个质子。氟-29随后与液氢相撞,被“剔掉”一个质子,从而产生氧-28。
近藤洋介等人测量了实验中衰变产物的动量矢量,并利用这些结果推导出了氧-28的能谱,发现其能谱的峰值相当低,约为0.5兆电子伏特。而这一发现与之前所有的理论预测都不符。
根据实验中的观测和计算结果,研究人员推断,氧-27、氧-25都不可能是氧-28衰变产生的。而氧-28的衰变是按顺序进行的:先发射出两个中子,形成一个氧-26核,然后再发射出两个中子,形成束缚的氧-24核。
原子核被认为是由质子和中子组成的量子多体系统。从1911年物理学家卢瑟福提出原子有核,110多年来,人们没有停止对原子核结构的继续探究。

因对原子核和基本粒子理论所做的贡献,特别是对称性基本原理的发现和应用,1963年,美籍物理学家尤金·保罗·维格纳(左)被授予诺贝尔物理学奖;因在核壳结构方面的发现,当年,美籍物理学家玛丽亚·格佩特·迈耶(中)和德国海德堡大学教授约翰内斯·汉斯·丹尼尔·延森(右)也被授予了诺贝尔物理学奖。
诺贝尔奖官网发布的信息称,根据现代物理学,原子由核子(质子和中子)组成的原子核,以及分布在周围壳内的电子组成。1949年,美籍物理学家玛丽亚·格佩特·迈耶(Maria Goeppert Mayer)和德国海德堡大学教授约翰内斯·汉斯·丹尼尔·延森(Johannes Hans Daniel Jensen)开发了一个理论模型,在该模型中,核子分布在不同能级的壳层中。1963年,为了奖励玛丽亚·格佩特·梅耶尔和约翰内斯·汉斯·丹尼尔·延森对原子核壳结构的发现,他们被授予当年的诺贝尔物理学奖,并各自获得四分之一的奖金。
而将一个物理系统置于极端条件下,是为了更好地理解和深入洞察其组织和结构。就原子核而言,其中一种方法就是研究中子-质子比(N/Z)与稳定原子核中的中子-质子比截然不同的同位素。丰中子同位素,尤其是中子与质子比明显不同于稳定核的轻同位素,为原子核结构的现代理论模型提供了严格的检验。
同位素也是原子。质子数相同但中子数不同的原子互称同位素。它们的化学性质几乎相同,但质量不同,因此物理性质也不同。不稳定的同位素因为衰变、辐射,被称为放射性同位素。
氧有10多个已知同位素,其中只有3个是天然存在的、稳定的同位素——氧-16、氧-17、氧-18,其他的都具有放射性。
氧-16的含量最高,占我们呼吸的氧气中的绝大部分。它的原子核中有8个质子和8个中子。
而氧-28的原子核中有8个质子和20个中子。
研究人员认为,前述的发现提供的新见解,将加深我们对原子核,特别是极端丰中子原子核的结构的理解。此外,前述论文中使用的多中子衰变光谱技术,使得人们对多中子相关性的详细研究和对其他奇异系统的研究现在成为可能。
大家都在看
-
最高涨25%!苹果突然全球涨价,iPhone暂时“逃过一劫”:AI的“芯片黑洞”正在吞噬消费电子 6月25日,苹果突然宣布全球涨价。MacBook Neo从599美元涨到699美元,涨幅16.7%。MacBook Air从1099美元涨到1299美元,涨200美元。14英寸入门款MacBook Pro从1699美元飙到1999美元,涨300美元。11英寸iPad Pro从999美 ... 世界最重06-26
-
最高涨900块!苹果向全球征“AI税”,黄牛却笑了:囤到就是赚到 6月25日深夜,苹果突然宣布Mac、iPad及家居设备全球涨价,最高涨幅超20%。MacBook Neo从4599元涨到5499元,iPad Air从4799元飙至5999元。让人意外的是——iPhone这次没涨。一台设备硬生生多掏上千块,至于吗?苹果的 ... 世界最重06-26
-
世界高楼差点改名,原来高到1111米,最后没姓“深” 深圳这座城,很多人只看见楼高,人多,地紧,我看见的,是一次次关于勇气边界的试探,这里面,有一座从没建成,却值得反复回味的楼,叫深圳物流城,它的设定很夸张,高度1111米,总面积250万平方米,位置还在城中心 ... 世界最重06-26
-
3620米雪山顶建世界最高特高压站,川电送出能力翻倍 这条特高压线2026年投运,四川清洁电送出能力翻倍,够1亿家庭亮一年灯。你知道这背后藏着多大工程吗? 6月22日,理县境内最后一段塔材吊上L045号塔。阿坝到成都东,全长734.8公里。全线铁塔1400多基,就这么站稳了。 ... 世界最重06-24
-
世界最贵的馈赠,是懂你的朋友 很喜欢一句话:我原想收获一缕春风,你却给了我整个春天。人生漫漫,人情来来去去,能遇见真心相待的挚友,实在难得。生活难免有孤单低落的时候,烦心委屈无处诉说,是朋友悄悄送来宽慰,默默守在身旁。这份不用刻意 ... 世界最重06-24
-
别再期待两年后经济回暖,庞大债务困住了全球多国的脚步 我是上先生,每天给大家带来最新动态,每篇都掏干货;如果你觉得这些信息对生活有用,就点个关注收藏吧!最近两年,市场里一直流传一种普遍预期:现在只是阶段性放缓,再熬两年,全球央行集中降息、刺激政策落地,经 ... 世界最重06-24
-
世界最贵汽车排行榜又刷新了,但这次不只是“贵” 世界最贵汽车排行榜又刷新了,但这次不只是“贵” 1.35亿欧元,折合人民币9.54亿。 是的,你没看错。 世界最贵汽车排行榜再次刷新。 主角是一台来自1955年的梅赛德斯-奔驰——300 SLR Uhlenhaut Coupé。很多人第一 ... 世界最重06-24
-
全球密度最高十大硬木,质地紧实坚硬耐用 在农村生活、居家装修、自制家具或者打理农具的过程里,很多人都会接触到各种各样的木头。 普通的松木、杉木、杨木质地松软,轻轻磕碰就容易掉渣、开裂,用不了几年就会变形损坏。但生活里也有不少老木匠、老手艺人 ... 世界最重06-24
-
国外专家断言“不可能”上海大歌剧院15米悬挑如何拿下全球最高奖 2019年,上海大歌剧院刚开工不久,建筑师和施工团队就卡在一个问题上:怎么让一把总面积相当于21个足球场的巨型“扇子”,悬在半空中,底下还没有柱子撑着?设计师想要的是那种轻盈感——扇面从地面螺旋上升,薄薄一 ... 世界最重06-24
-
超40℃席卷多国!印度法国出现极端高温,凸显全球变暖放大器效应 北半球今年这个夏天,热浪又一次来袭。欧洲多国高温逼近甚至超过40℃,法国、西班牙、意大利、英国接连拉响高温警报。印度和巴基斯坦在季风前就遭遇持续热浪,多座城市最高气温超过46℃,最高甚至超过48℃。北美西南 ... 世界最重06-24
相关文章
- 回顾2002韩日世界杯
- 世界高楼差点改名,原来高到1111米,最后没姓“深”
- 3620米雪山顶建世界最高特高压站,川电送出能力翻倍
- 世界最贵的馈赠,是懂你的朋友
- 别再期待两年后经济回暖,庞大债务困住了全球多国的脚步
- 世界最贵汽车排行榜又刷新了,但这次不只是“贵”
- 全球密度最高十大硬木,质地紧实坚硬耐用
- 国外专家断言“不可能”上海大歌剧院15米悬挑如何拿下全球最高奖
- 超40℃席卷多国!印度法国出现极端高温,凸显全球变暖放大器效应
- 谁如果把这肉整的可以吃,绝对可以拿世界环保最高奖
- 乙游、二游,决战BW2026之巅
- 别拿命换房,确诊才知健康最贵?你当下缺什么,什么才是世界
- 严重!一个月成为全球第三高致死,这次病毒扩散速度实在太吓人!
- 建造海面上的“超级打桩机”(创新故事)
- 世界技能大赛比什么?怎么比?
- 香港排名升至全球第二
- 1.1万mAh电池、1万nit亮度、10米防水、3米抗摔,这是平民手机?
- 美国总统特朗普、伊朗最高领袖分别表态宣布重大决定
- 2种550吨级战略运输机,即将同时立项?
- 任务才刚结束,艾森豪威尔再遇险情,美军接连出事,问题藏不住了
热门阅读
-
世界上最重的螃蟹,塔斯马尼亚帝王蟹重达45公斤 07-13
-
盘点世界上体重最重的人,体重最高可达半吨! 07-13
-
世界上最胖的女人,体重达1400斤(图片) 07-13
-
最重的十岁男孩,重达384斤 08-08
-
世界最大最重的蔬菜沙拉,重达19.05吨 04-26
-
世界上最重的动物排名:蓝鲸、非洲象、海牛、猛犸象 05-12
