北京
一种新观察到的氧同位素打破了我们对它的所有预期。
它是氧-28，在氧原子的原子核中拥有有史以来最多的中子。然而，尽管科学家们认为它应该是稳定的，但它很快就会衰变 —— 这让我们对原子核中“神奇”粒子数量的认识，产生了疑问。
原子核包含称为“核子”的亚原子粒子，由质子和中子组成。
元素的原子序数是由它所拥有的质子数决定的，但中子的数量可以变化。
不同中子数的元素被称为同位素；氧有8个质子，但有不同数量的中子。
在此之前，观测到的最大中子数是18，在氧同位素氧-26中（8个质子加18个中子等于26个核子）。
现在，由日本东京工业大学核物理学家近藤洋介领导的一个研究小组，发现了两种我们以前从未见过的氧同位素：氧27和氧28，它们分别含有19和20个中子。
这项工作是在 RIKEN 放射性同位素束流工厂进行的，这是一个设计用于产生不稳定同位素的回旋加速器设施。
首先，研究小组向铍靶发射了一束钙-48同位素，以产生更轻的原子，包括氟-29，这是氟的一种同位素，有9个质子和20个中子。
氟-29随后被分离出来，并与液态氢目标相撞，从而撞掉一个质子，试图产生氧-28。
这次尝试是成功的，但令人惊讶。氧-27和氧-28都是不稳定的，在分别衰变成氧-24和3或4个松散的中子之前，只持续了一瞬间，这就是氧-28变得有趣的地方。
8和20分别是质子和中子的“神奇”数字，这一特性表明氧28应该是稳定的。
它们的总数取决于每一个加入的核子如何影响质子和中子的稳定性，这些质子和中子被称为“壳层”。
在核物理学中，一个神奇的数字是将完全填满一个壳层的核子的数量，每个新的壳层都与以前的壳层有很大的能量差距。
一个原子核的质子壳层和中子壳层各含有一个幻数，被称为双幻数，并且被认为是特别稳定的。
地球上的大部分氧气，包括我们呼吸的空气，都是一种双幻数的氧气形式，氧-16。
长期以来，人们一直认为氧-28是继氧-16之后的下一个具有双幻数的氧同位素，但之前寻找它的尝试都失败了。
（有趣的是，2009年有证据表明，氧-24可能具有双幻数，这表明16可能是一个神奇的数字。）
近藤及其同事的研究可以解释其中的原因。他们的发现表明，中子壳层并没有被填满。这就引出了一个问题，20是否是中子的神奇数字。
有趣的是，这似乎与氖、钠和镁同位素的反转岛现象一致，即20个中子的壳层无法闭合。这也延伸到氟-29，现在，显然是氧-28。
要进一步了解这种奇怪的不闭合中子壳层，必须等到研究人员能够探测到处于激发态、高能态的原子核之后。氧-28的其他形成方法也可能会有所揭示，尽管这一点要实现起来要困难得多。
到目前为止，这个团队的迷人和来之不易的结果表明，双幻数核可能比我们所知道的要复杂得多。
这项研究发表在《自然》杂志上。
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