科学家最终探测到氧-28，它的不稳定性令人惊讶

物理学上的“魔法数字”或许根本就没有魔力。

通过使用一台强大的粒子加速器，研究人员首次发现了一种奇异的氧元素变体。同位素氧-28 由于它的8 个质子和20 个中子——这一“魔法”数字与原子核强稳定性相关——因此被预测为是稳定的。但是对氧-28 的首次观察揭示出，它异常短暂，不能持久：它的原子核在1 仄秒（0.000 000 000 000 000 000 001 秒）后就会坍塌。研究人员在8 月31 日出版的《自然》上就此作了报告。

这项发现“ 是一个巨大的惊奇”， 来自加拿大圣玛丽大学的物理学家里图帕纳· 卡农戈（RituparnaKanungo）说道，他并没有参与到此项研究中。“我们的确有几种先进的理论试图预测并解释氧-28 所应呈现出的样子，”卡农戈说道，但是“所有的这些理论都不能解释观察到的结果。”

原子核由质子和中子构成，它们中的每一个都被认为占据着它们自己的“壳”——被大能隙分开的离散能级。拥有完整外壳的原子核被约束得十分紧密，这使得它们非常稳定。当它们击中2 个、8 个、20 个、28 个、50 个、82个和126 个亚原子粒子时，壳层会被填满。

一种特殊元素的原子拥有固定数量的质子，但是可以有不同数量的中子。举例来说，我们呼吸的空气含有同位素氧-16，它有8 个质子和8 个中子。这使得它具备“双重魔力”，并且极其稳定。氧-28 具备20 个中子和8 个质子的双重魔力，也被认为是稳定的。

这种同位素的发现是将暴力破解与实验技巧相结合，来自东京理工学院的近藤洋介（Yosuke Kondo）和他的同事使用一台粒子加速器将钙-48 原子打碎到铍靶上，这使得钙-48 原子分裂成更轻的同位素，包括氟-29；将氟-29 投向一种液氢靶标，会使1 个质子脱落，由此产生了氧-28。

与预期相反的是，氧-28 几乎立即坍塌，就像桶中装满了太多的球，其装填过满的原子核发生溢出，脱落掉4个中子并将氧-24 留下来。通过同时检测到这些衰变产物，科学家表明他们制造出了氧-28。

氧-28 令人惊讶的不稳定暗示着现行有关强核力的理论存在着某些缺失，强核力将质子和中子束缚在原子核中。

“我认为这可能会引发许多理论的发展，”卡农戈说道，“这再次表明，全面理解自然界中最强力是个极富挑战性的任务。

王麒 译自 《科学新闻》（Science News）2023 年10 月7 日