El oxígeno-28 ( ²⁸O ), el isótopo raro más pesado del oxígeno, ha sido detectado por primera vez por investigadores japoneses. Inesperadamente, se descubrió que tiene una vida útil corta e inestable a pesar de cumplir con el criterio del número mágico de estabilidad nuclear.
El oxígeno tiene muchos isótopos; todos poseen 8 protones (Z) en sus núcleos, pero difieren en el número de neutrones (N). Los isótopos estables son ¹⁶O , ¹⁷O y ¹⁸O , que tienen 8, 9 y 10 neutrones en sus núcleos, respectivamente. De los tres isótopos estables, el ¹⁶O es el más abundante, constituyendo aproximadamente el 99.74% de todo el oxígeno presente en la naturaleza.
El isótopo 28O , detectado recientemente, tiene 8 protones (Z=8) y 20 neutrones (N=20). Se esperaba que fuera estable porque cumple con el requisito del número "mágico" tanto para protones como para neutrones (doblemente mágico), pero se descubrió que tiene una vida media corta y se desintegra rápidamente.
¿Qué hace que el núcleo de un átomo sea estable? ¿Cómo se mantienen unidos los protones y neutrones cargados positivamente en el núcleo de un átomo?
Según el modelo estándar de capas de la estructura nuclear , se cree que los protones y neutrones ocupan capas. Existe un límite en el número óptimo de nucleones (protones o neutrones) que puede albergar una capa determinada. Los núcleos son compactos y más estables cuando las capas están completamente llenas con un número específico de protones o neutrones. Estos números específicos se denominan números mágicos.
Actualmente, 2, 8, 20, 28, 50, 82 y 126 se consideran generalmente números “mágicos”.
Cuando tanto el número de protones (Z) como el de neutrones (N) en un núcleo son iguales a números mágicos, se considera un caso de doble magia, lo cual se asocia con una estructura nuclear estable . Por ejemplo, el 16O , el isótopo más estable y abundante del oxígeno, tiene Z=8 y N=8, que son números mágicos, lo que constituye un caso de doble magia. De manera similar, el isótopo 28O , detectado recientemente , tiene Z=8 y N=20, que también son números mágicos. Por lo tanto, se esperaba que el oxígeno-28 fuera estable, pero se ha descubierto que es inestable y de corta duración en un experimento (aunque este hallazgo experimental aún debe validarse en experimentos repetidos en otros contextos).
Anteriormente, se sugirió que 32 era un nuevo número mágico de neutrones, pero no se encontró que fuera un número mágico en los isótopos de potasio.
El modelo estándar de capas de la estructura nuclear , la teoría actual que explica cómo se estructuran los núcleos atómicos, parece insuficiente, al menos en el caso del isótopo 28O .
Los nucleones (protones y neutrones) se mantienen unidos en el núcleo gracias a la fuerza nuclear fuerte. La comprensión de la estabilidad nuclear y de cómo se forjan los elementos depende de una mejor comprensión de esta fuerza fundamental.
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Referencias:
- Instituto de Tecnología de Tokio. Noticias de investigación: exploración de núcleos ligeros ricos en neutrones: primera observación del oxígeno-28. Publicado: 31 de agosto de 2023. Disponible en https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383
- Kondo, Y., Achouri, NL, Falou, HA Figura XNUMX Primera observación de 28O. Nature 620, 965-970 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6
- Departamento de Energía de EE. UU. 2021. Noticias: La magia se acabó para el neutrón número 32. Disponible en https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32
- Koszorús, Á., Yang, XF, Jiang, WG Figura XNUMX Los radios de carga de isótopos exóticos de potasio desafían la teoría nuclear y el carácter mágico de N = 32. Nat. física 17, 439-443 (2021). https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5
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, the heaviest rare isotope of oxygen has been detected for the first time by Japanese researchers. Unexpectedly it was found to be short-lived and unstable despite meeting the “magic” number criteria of nuclear stability. ){kind=link}