Deteksi Pertama Oksigen 28 & Model cangkang standar struktur nuklir   

Oksigen-28 (²⁸O), isotop oksigen langka terberat telah terdeteksi pertama kali oleh peneliti Jepang. Tanpa diduga, angka tersebut ternyata berumur pendek dan tidak stabil meskipun memenuhi kriteria angka “ajaib”. nuklir stabilitas.  

Oksigen memiliki banyak isotop; semuanya memiliki 8 proton (Z) dalam intinya tetapi berbeda dalam hal jumlah neutron (N). Isotop yang stabil adalah ¹⁶O, ¹⁷O dan ¹⁸O yang masing-masing mempunyai 8, 9 dan 10 neutron pada intinya. Dari tiga isotop stabil, ¹⁶O paling melimpah, yaitu sekitar 99.74% dari seluruh oksigen yang ditemukan di alam. 

Baru-baru ini terdeteksi ²⁸Isotop O memiliki 8 proton (Z=8) dan 20 neutron (N=20). Ia diharapkan stabil karena memenuhi persyaratan bilangan “ajaib” sehubungan dengan proton dan neutron (sihir ganda) tetapi ternyata berumur pendek dan cepat membusuk.  

Apa yang membuat inti atom stabil? Bagaimana proton dan neutron yang bermuatan positif dapat menyatu dalam inti atom?  

Di bawah model shell standar nuklir struktur, proton dan neutron diperkirakan menempati cangkang. Ada batasan jumlah optimal nukleon (proton atau nukleon) yang dapat ditampung oleh “kulit” tertentu. Inti menjadi kompak dan lebih stabil ketika “kulit” terisi penuh dengan “proton atau neutron dalam jumlah tertentu”. “Angka spesifik” ini disebut angka “ajaib”.  

Saat ini, 2, 8, 20, 28, 50, 82, dan 126 umumnya dianggap sebagai angka “ajaib”. 

Ketika jumlah proton (Z) dan jumlah neutron (N) dalam sebuah inti sama dengan angka “ajaib”, hal ini dianggap sebagai kasus keajaiban “ganda” yang diasosiasikan dengan kestabilan. nuklir struktur. Misalnya, ¹⁶O, isotop oksigen paling stabil dan paling melimpah memiliki Z=8 dan N=8 yang merupakan angka “ajaib” dan merupakan kasus keajaiban ganda. Begitu pula dengan isotop yang baru terdeteksi ²⁸O memiliki Z=8 dan N=20 yang merupakan bilangan ajaib. Oleh karena itu, Oksigen-28 diharapkan stabil tetapi ternyata tidak stabil dan berumur pendek dalam sebuah percobaan (meskipun temuan eksperimental ini belum divalidasi dalam percobaan berulang di lingkungan lain).  

Sebelumnya, 32 disarankan sebagai bilangan ajaib neutron baru namun tidak ditemukan sebagai bilangan ajaib dalam isotop kalium. 

Model cangkang standar nuklir struktur, teori saat ini yang menjelaskan bagaimana inti atom disusun tampaknya tidak cukup, setidaknya dalam kasus ini ²⁸HAI isotop.  

Nukleon (proton dan neutron) disatukan di dalam inti oleh gaya nuklir kuat. Pemahaman tentang stabilitas nuklir dan bagaimana unsur-unsurnya terbentuk terletak pada pengembangan pemahaman yang lebih baik tentang gaya fundamental ini.  

***

Referensi:  

1. Institut Teknologi Tokyo. Berita penelitian – Menjelajahi Inti Kaya Neutron Cahaya: Pengamatan Pertama Oksigen-28. Diterbitkan: 31 Agustus 2023. Tersedia di https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383  

2. Kondo, Y., Achouri, NL, Falou, HA et al. Pengamatan pertama ²⁸O. Alam 620, 965-970 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6 

3. Departemen Energi AS 2021. Berita – Keajaiban Hilang untuk Neutron Nomor 32. Tersedia di https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32  

4. Koszorús, Á., Yang, XF, Jiang, WG et al. Jari-jari muatan isotop kalium eksotik menantang teori nuklir dan karakter ajaibnya N = 32. Nat. Phys 17, 439-443 (2021). https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5 

***