Czym dokładnie jest magiczna liczba? Jej wartość odnosi się do liczby protonów lub neutronów, przy której istnieją stabilne jądra atomowe, co pozwala naukowcom na jak najlepsze zrozumienie ich struktury. O ile w przypadku stabilnych izotopów, które nie rozpadają się szybko, identyfikacja liczb magicznych nie stanowi większego wyzwania, tak problem staje się zdecydowanie poważniejszy w odniesieniu do bardziej egzotycznych kandydatów.
Chińscy fizycy dokonali niedawno przełomu, o którym piszą w Physical Review Letters. Jak się okazuje, celem ich obserwacji były jądra krzemu-22. Ostatecznie doszli do wniosku, że wchodzące w ich skład protony wyznaczają nową magiczną liczbę, która wynosi 14. Wcześniej zidentyfikowane to między innymi 2, 8, 50 czy 126, przy czym świadomość wpływu liczby protonów lub neutronów na stabilność jądra pojawiła się w świecie nauki w latach 40. i 50. ubiegłego wieku.
Nieprzypadkowo Maria Goeppert Mayer i J. Hans. D. Jensen otrzymali za swoje dokonania w tym zakresie nagrodę Nobla przyznaną im w 1963 roku. Od tamtej pory fizycy poznali jednak nieco nowych faktów na temat liczb magicznych, rozpoznając kolejne z nich. Prowadząc badania egzotycznych jąder atomowych położonych daleko od doliny stabilności udało się zidentyfikować nowe magiczne liczby neutronów, takie jak 14, 16, 32 i 34. W przypadku protonów wyzwanie okazywało się większe.
Magiczna liczba protonów bądź neutronów przekłada się na wyższą stabilność jądra atomowego. Niedawno chińscy fizycy zidentyfikowali takową w przypadku krzemu-22, potwierdzając teoretyczne doniesienia
Pewną wskazówką w kontekście ostatnich doniesień było to, że w tlenie-22 (złożonym z 14 neutronów i 8 protonów) magiczna liczba neutronów wynosi 14. W związku z tym pojawiły się sugestie, jakoby w krzemie-22 (14 protonów i 8 neutronów) również występowała taka zależność. Niestety, trudności odnoszące się do eksperymentów poświęconych temu fenomenowi były zbyt duże, aby się o tym przekonać.
Czytaj też: Ani bozony, ani fermiony. Ta nieznana cząstka może wywrócić fizykę do góry nogami
Aż do niedawna, kiedy to naukowcy z Chin przeprowadzili udany pomiar masy stanu podstawowego krzemu-22. Wykorzystali w tym celu instrument znany jako Cooling Storage Ring i przy okazji wprowadzili poprawki odnoszące się do pomiarów krzemu-23, które teraz również stały się dokładniejsze. Jeśli zaś chodzi o krzem-22, to potwierdziły się przypuszczenia o jego magicznej liczbie protonów, która rzeczywiście wynosi 14.