核殼層結(jié)構(gòu)是一種描述原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模型，它將原子核看作是由不同能級(jí)的核子（質(zhì)子和中子）組成的類似于原子的系統(tǒng)。這個(gè)模型可以解釋許多原子核的性質(zhì)，例如核自旋、磁矩、電四極矩、能級(jí)躍遷等。這個(gè)模型也可以預(yù)測(cè)一些特殊的核現(xiàn)象，例如魔角效應(yīng)、超形變、集體運(yùn)動(dòng)等。

核殼層結(jié)構(gòu)的基本思想是，原子核中的質(zhì)子和中子可以被看作是在一個(gè)勢(shì)阱中運(yùn)動(dòng)的粒子，這個(gè)勢(shì)阱可以近似為一個(gè)球形的諧振子勢(shì)。在這個(gè)勢(shì)阱中，質(zhì)子和中子有不同的能量級(jí)別，每個(gè)能量級(jí)別可以容納一定數(shù)量的核子，這個(gè)數(shù)量受到泡利不相容原理的限制。

當(dāng)一個(gè)能量級(jí)別被填滿時(shí)，核子就會(huì)躍遷到更高的能量級(jí)別，這樣就形成了不同的殼層。當(dāng)某些特殊的殼層被填滿時(shí)，原子核就會(huì)變得特別穩(wěn)定，這些特殊的殼層對(duì)應(yīng)的核子數(shù)被稱為幻數(shù)。已知的幻數(shù)有2、8、20、28、50、82、126等。

核殼層結(jié)構(gòu)模型最早由瑪麗亞·戈培爾特-邁爾和漢斯·詹森在1949年獨(dú)立提出 。他們分別從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算兩個(gè)方面發(fā)現(xiàn)了原子核內(nèi)部存在殼層結(jié)構(gòu)，并預(yù)測(cè)了一些新的穩(wěn)定元素和同位素 。他們的工作為原子核物理學(xué)開辟了新的領(lǐng)域，并為人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)提供了新的視角。因此，他們?cè)?963年共同獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

如果一個(gè)原子核同時(shí)具有兩個(gè)幻數(shù)，那么它就被稱為雙幻數(shù)原子核，它通常具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和對(duì)稱性。在輕元素區(qū)域，已經(jīng)觀測(cè)到了幾種雙幻數(shù)原子核，如氦-4、氧-16等。然而，在重元素區(qū)域，雙幻數(shù)原子核就很難被制造和探測(cè)了。其中一個(gè)備受關(guān)注的重元素雙幻數(shù)候選者是氧-28，它由8個(gè)質(zhì)子和20個(gè)中子組成。

氧-28的觀測(cè)對(duì)于原子核結(jié)構(gòu)理論具有重要的意義，因?yàn)樗梢詸z驗(yàn)不同的理論模型和核力參數(shù)的有效性和一致性。我們可以比較兩種先進(jìn)的理論方法：一種是基于有效場論的量子色動(dòng)力學(xué)的大規(guī)模殼層模型（LSSM），另一種是基于統(tǒng)計(jì)方法的隨機(jī)相互作用模型（RIM）。這兩種方法對(duì)于氧-28是否具有雙幻數(shù)性質(zhì)，卻有不同的預(yù)測(cè)。

LSSM預(yù)測(cè)氧-28具有較大的質(zhì)子半徑和較小的中子半徑，表明它沒有完全閉合的N=20殼層結(jié)構(gòu)，而是呈現(xiàn)出一種“氧化鈣”式的結(jié)構(gòu)，即8個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子形成一個(gè)核心，外圍包裹著12個(gè)中子。RIM則預(yù)測(cè)氧-28具有較小的質(zhì)子半徑和較大的中子半徑，表明它具有完全閉合的N=20殼層結(jié)構(gòu)，類似于一個(gè)“超重氫”，即8個(gè)質(zhì)子和20個(gè)中子形成一個(gè)球形對(duì)稱體。(www.ws46.Com)

為了產(chǎn)生氧-28，科學(xué)家們使用了一種叫做反應(yīng)靶的技術(shù)。反應(yīng)靶是一種利用高能粒子束轟擊一個(gè)固定的靶物質(zhì)，從而產(chǎn)生新的原子核或粒子的方法。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們使用了一束高能的鈣核，然后轟擊一個(gè)由鈹組成的靶物質(zhì)，然后用一個(gè)特殊的探測(cè)器來捕獲和分析由此產(chǎn)生的反應(yīng)殘余物。他們發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)殘余物中，有一些具有8個(gè)質(zhì)子和20個(gè)中子的原子核，也就是氧-28。他們還測(cè)量了氧-28的半衰期和質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)它的壽命非常短，而且比預(yù)期的要輕一些。

實(shí)驗(yàn)表明氧-28幾乎沒有從所謂的雙幻數(shù)狀態(tài)中獲得了任何穩(wěn)定性增強(qiáng)，研究人員懷疑氧-28以一種短暫的共振形式存在。共振態(tài)是一種原子核被激發(fā)到一個(gè)非常高的能級(jí)，但是又沒有立即衰變的狀態(tài)。這種狀態(tài)只能持續(xù)很短的時(shí)間，然后原子核就會(huì)放出能量和粒子，回到一個(gè)較低的能級(jí)。這種共振會(huì)迅速釋放出兩個(gè)中子，首先形成氧-26，然后再釋放兩個(gè)中子形成壽命較短但相對(duì)穩(wěn)定的氧-24。

總之，氧-28的首次觀測(cè)是原子核物理領(lǐng)域的一個(gè)重要突破，它為探索極端條件下的原子核結(jié)構(gòu)提供了新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論挑戰(zhàn)。氧-28也是一種獨(dú)特的物質(zhì)形式，它由極不平衡的質(zhì)子和中子組成，可能揭示出原子核內(nèi)部的新奇現(xiàn)象。未來，隨著加速器技術(shù)和探測(cè)器技術(shù)的發(fā)展，我們有望制造和探測(cè)更多的重元素雙幻數(shù)原子核，，從而深入了解原子核的本質(zhì)和多樣性。