Sprzeczne dane i magiczne liczby
Badania nad rozpadem beta rzadkiego izotopu fluoru-25 przeprowadził zespół Roberta Grzywacza z University of Tennessee. Jego członkowie wykorzystali zaawansowany instrument FRIB Decay Station Initiator, aby przyjrzeć się zachowaniu tego nuklidu, który posiada 16 neutronów. Obserwacje zdają się potwierdzać hipotezę, że liczba 16 może działać jako tzw. liczba magiczna dla neutronów w tej części układu okresowego. Liczby magiczne w fizyce jądrowej to takie ilości protonów lub neutronów, które nadają jądru szczególną stabilność, podobnie jak zapełnione powłoki elektronowe stabilizują atom. Odkryta w latach 70. „wyspa inwersji” pokazała, iż niektóre egzotyczne izotopy litu oraz sodu są zaskakująco trwałe. Najnowsze wyniki dotyczące fluoru-25 zdają się wskazywać na kolejną taką „wyspę”.
Czytaj też: Kropelki oleju płyną pod prąd. Odkryto nowe zjawisko w fizyce płynów
Różne wyniki dotyczące czasu życia rozpadu, które uzyskaliśmy dla fluoru-25, były podobne do wcześniej zmierzonych rozpadów tlenu-24. I choć nie jesteśmy całkowicie pewni, dlaczego znaleźliśmy tę różnicę w stosunku do wcześniej opublikowanych wyników, przeprowadziliśmy liczne weryfikacje naszych rezultatów i jesteśmy pewni naszych ustaleń – wyjaśnia Grzywacz
Wcześniejsze badania nad izotopem tlen-24 sugerowały, jakoby był on podwójnie magiczny, co było dużym zaskoczeniem. Teraz obserwacje fluoru-25 wzmacniają tę nieoczywistą tezę.
Przypadkowe odkrycie podczas innego eksperymentu
Zespół nie planował szczegółowo badać fluoru-25, skupiając się początkowo na tlenie-24. Dzięki czułości instrumentu FDSi udało się jednak wychwycić sygnał pochodzący od innego, równie interesującego izotopu.
Kiedy przeprowadzamy eksperymenty w FRIB, zazwyczaj generujemy wiele izotopów jednocześnie i dostarczamy je do systemu eksperymentalnego. W tym przypadku mogliśmy nie tylko zbadać tlen-24, ale także obserwować rozpad innych izotopów w sąsiednie jądra – dodaje Sean Liddick z FRIB
Czytaj też: Fizycy rozwiązali problem z “Teorii wielkiego podrywu”. Reaktory fuzyjne naprawdę to potrafią!
Instrument pozwolił zaobserwować całą sekwencję rozpadu fluoru-25: najpierw do neonu-25, a następnie emisję neutronu. To pierwsza taka eksperymentalna rejestracja dla tego konkretnego izotopu, która wyraźnie przeczy wnioskom z badań reakcyjnych z 2020 roku. Sukces najnowszego eksperymentu był możliwy dzięki współpracy kilku amerykańskich instytucji. Artykuł podsumowujący działania naukowców został zamieszczony w Physics Letters B. Jego autorzy podkreślają, iż odkrycie pokazuje większą złożoność regionu „wyspy inwersji” niż sądzono. Pełne zrozumienie tych zjawisk będzie wymagać ciągłego dialogu między eksperymentem a teorią. To odkrycie nie zamyka tematu, a raczej otwiera nowe drzwi. Pokazuje, że nawet w dobrze zbadanych rejonach układu okresowego czekają jeszcze niespodzianki, które mogą zmusić nas do przepisania nie jednego, ale kilku akapitów w podręcznikach.