科学者が奇妙な性質を持つ新しいタイプの酸素を発見

酸素28は、最近研究室で作られた2つの新しい同位体のうちの1つであり、私たちが知る限り最も重い酸素同位体である。これも不思議な動作をします。

東京工業大学の近藤洋介研究員は、8月30日発行のネイチャー誌で、研究チームがいくつかの元素を「極限条件」にさらして酸素28と、それよりわずかに小さい同位体である酸素27を生成したと説明した。

これら同位体は両方とも酸素の一種で、各原子には常に 8 個の陽子があります。しかし、原子は化学的性質を変えずに任意の数の中性子を持つことができます。

これまで、酸素原子核で観測された中性子の最大数は 18 でした。この同位体は、内部に陽子も 8 個あるため、酸素 26 と呼ばれます。

新しい酸素同位体を形成するために、近藤氏のチームは日本のさいたま市にある理化学研究所の放射性同位体ビームアレイを利用した。彼らは、カルシウム48同位体のビームをベリリウム標的に照射し、カルシウムの破片を分解してより軽い原子を生成した。生成された物質の中には、9個の陽子と20個の中性子を持ち、周期表で酸素の隣に位置するフッ素29原子が含まれていた。

研究者たちは次に、このフッ素29原子を液体水素原子と分解してフッ素を酸素に変えた。

その結果、このプロセスを使用して、20 個の中性子を持つ酸素 28 と 19 個の中性子を持つ酸素 27 という 2 つの異なる原子が生成されました。

記事によると、その後に起こったことは科学者たちを困惑させたという。酸素28は安定していると考えられていましたが、崩壊して自発的に中性子を放出しました。

つまり、すぐに4つの中性子を放出し、酸素24になります。酸素27も急速に崩壊し、中性子を3つ失って酸素24になります。

研究者たちは当初、原子核内の粒子の「殻」を支配する数学的関係に基づいて、2つの新しい酸素形態は安定していると信じていた。その関係では、8と20の倍数は、その高い安定性のために「魔法の」数字と考えられていた。近藤氏のチームは、酸素28は同位体が「二重魔法」であるため安定していると予想した。

たとえば、私たちが地球上で呼吸する酸素の形態は酸素 16 で、これは 8 の倍数であり、非常に安定しています。