Bilim insanlarının yeni gözlemlediği oksijen izotopu, kararlı olması gerekirken değildi. Bilim insanlarına göre oksijen-28’de bulunan 8 proton 20 nötron dikkate değer. Zira daha önce izotopu oksijen-26’da gözlemlenen en fazla nötron sayısı 18’di. 8 proton ve 18 nötron 26 nükleona eşitti.
Bir atom çekirdeği, proton ve nötronlardan oluşan ve nükleon adı verilen atom altı parçacıklardan oluşuyor.
Evren’de sayıca en sık bulunan dördüncü, kütlece en çok bulunan üçüncü element olan oksijene yönelik yayımlanan yeni çalışmada daha önce hiç görmediğimiz iki oksijen izotopu bulundu. Bunlar sırasıyla 19 nötronlu oksijen-27 ve 20 nötronlu oksijen-28.
DAHA ÖNCEKİ BİLDİKLERİMİZLE ÇELİŞİYOR
Oksijen-28’in keşfi, son derece heyecan verici bir ilerlemeyi ve gelecekteki nükleer deneyler ve teorik araştırmalar için temel bir odak noktasını temsil ediyor.
Tokyo Teknoloji Enstitüsü’ndeki nükleer fizikçi Yosuke Kondo liderliğindeki ekip Japonya’daki dünyanın önde gelen nükleer fizik ışın araştırma enstitüsü RIKEN’de araştırmayı gerçekleştirdiler.
Bulgular şaşırtıcı olsa da daha farklı ortam ve durumlarda deneylerin yapılması gerekiyor.
Eski bir teoriye göre stabil olması gereken oksijen izotopları hızla bozunuyor ve bu da araştırmacılara göre yeni bir şey.
Araştırma ekibi ilk olarak, 9 proton ve 20 nötronlu bir flor izotopu olan florin-29’un da dahil edildiği daha hafif atomlar üretmek için berilyum hedefine kalsiyum-48 izotopu ışınlarını gönderdi. Sonrasında florin-29 ayrıldı ve oksijen-28’i oluşturmak amacıyla protonu da parçalamak için sıvı hidrojen hedefiyle çarpıştı.
Oksijen-28 için hem 8 hem de 20 sihirli sayılar olarak geçiyor. Bu durum da oksijen-28’in kararlı olması gerektiğini öne sürüyor, ama değil.
Dolu ya da yarı dolu atomik orbitallere sahip atomlar en kararlı olanlar oluyor. Dolu atomik orbitallere sahip olan asil gazlar, tüm elementler arasında en kararlı olandır. Atomlar söz konusu olduğunda ise atomik orbitallerdeki elektronların sayısı kararlılığı tanımlar.
Fizikteki sihirli sayılar da tam bu noktada karşımıza çıkıyor dolu elektron kabuklarındaki toplam elektron sayısına karşılık gelen; 2,10, 18, 36, 54 ve 86 olarak sıralanıyor.
Nükleer fizikteki bir sayı, bir kabuğu tamamen dolduracak nükleonların sayısıdır ve her yeni kabuk bir öncekinden daha geniş bir enerji boşluğuyla ayırılır. Her iki durumda da sihirli sayılar bulunan proton ve nötron kabuklarına sahip bir atom çekirdeği, nadirdir ve özellikle kararlı hale gelmesi beklenir.
Mesala, soluduğumuz hava da dahil olmak üzere Dünya’da bulunan oksijenin çoğu oksijen-16 olarak biliniyor.
Çalışmalara göre oksijen-28’in oksijen-16’dan sonraki çifte sihirli sayıya sahip oksijen izotopu olması gerekiyordu ancak bundan önceki çabalar sonuçsuz kalmıştı. Burada önemli bir kıstas var o da bulgulara göre nötron kabuğunun dolmadığıdır.
Bu da sonuçta 20 sayısının nötronlar için sihirli bir sayı olup olmadığını tartışmaya açıyor.
Oksijen-28 için diğer oluşum yöntemleri daha açıklayacı olabilir ancak bunun için daha uzun bir yol katetmek gerekiyor.
Araştırmanın sonuçları Nature’da yayımlandı.
Çeviren ve Derleyen: Nilay Kamu/Cumhuriyet Gazetesi