氧是我們生命所必需的元素之一，它由八個(gè)質(zhì)子和八個(gè)中子組成。但是，還有其他種類的氧，它們有不同數(shù)量的中子。這些不同種類的氧氣被稱為氧的同位素，它們有著相同的原子序數(shù)（質(zhì)子數(shù)），但有不同數(shù)量的中子，從8個(gè)到20個(gè)不等。

今天，我要介紹的一種非常特殊的氧同位素，它是氧-28，它有八個(gè)質(zhì)子和二十個(gè)中子。這種氧同位素是最重的氧同位素之一，也是最神秘的氧同位素之一。為什么呢？因?yàn)樗`反了我們對核物理學(xué)的一個(gè)基本定律。

在原子核中，質(zhì)子和中子并不是隨意排列的，而是按照一定的規(guī)律分層分組。我們可以把原子核想象成一個(gè)勢阱，里面有很多能級。質(zhì)子和中子會(huì)填充這些能級，從最低的能級開始。當(dāng)一個(gè)能級開始被填充，就會(huì)形成一個(gè)殼層。當(dāng)一個(gè)殼層被填滿了，就會(huì)形成一個(gè)閉殼層。

閉殼層對應(yīng)著一種特殊的穩(wěn)定性，因?yàn)橐獜拈]殼層移走或加入一個(gè)核子，需要付出很大的能量。這些閉殼層對應(yīng)著一些特殊的數(shù)字，叫做幻數(shù)。目前，我們已經(jīng)知道了七個(gè)幻數(shù)，它們分別是2, 8, 20, 28, 50, 82和126。如果一個(gè)原子核的質(zhì)子和中子的數(shù)量都達(dá)到幻數(shù)，那么我們就說這個(gè)原子核是“雙幻數(shù)”的。雙幻數(shù)原子核是最穩(wěn)定的原子核之一，它們幾乎可以永遠(yuǎn)存在。

根據(jù)這個(gè)理論，我們可以預(yù)測，氧-28應(yīng)該是一個(gè)雙幻數(shù)原子核，因?yàn)樗邪藗€(gè)質(zhì)子和二十個(gè)中子，都是幻數(shù)。但是，在實(shí)驗(yàn)上觀察到氧-28并不容易，因?yàn)樗浅＝咏诜€(wěn)定性邊界。并且要制造出氧-28，需要用到非常高能量和高精度的束流和探測器。然而，聰明的科學(xué)家還是做到了，他們的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人震驚的結(jié)果：氧-28根本不穩(wěn)定，它在形成后的一瞬間就衰變了！

他們的實(shí)驗(yàn)方法是這樣的：首先，他們用鈣-48的束流轟擊一個(gè)鈹靶，產(chǎn)生氟-29。然后，他們用氟-29的束流轟擊一個(gè)液氫靶，從中敲出一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生氧-28。然后，實(shí)驗(yàn)者用探測器來檢測這些新生成的氧-28原子。他們發(fā)現(xiàn)，這些氧-28原子幾乎沒有存活下來，它們在大約10^-21秒內(nèi)就衰變成了四個(gè)中子和一個(gè)氧-24原子。

那么，為什么氧-28會(huì)有這樣的行為呢？這是一個(gè)非常復(fù)雜和有趣的問題，目前還沒有一個(gè)確定的答案。但是，科學(xué)家提出了一些可能的解釋，并且用一些先進(jìn)的理論模型來進(jìn)行了計(jì)算和比較。

其中一個(gè)解釋是，在非常高的中子過剩度下，原子核內(nèi)部的核力會(huì)發(fā)生一些變化，導(dǎo)致一些能級發(fā)生移動(dòng)或混合。這就會(huì)破壞原來的殼層結(jié)構(gòu)，使得原來的幻數(shù)失效。另一個(gè)解釋是，在非常高的中子過剩度下，原子核內(nèi)部會(huì)形成一些新奇的結(jié)構(gòu)，比如中子皮或中子鹵素。這些結(jié)構(gòu)會(huì)影響原子核內(nèi)部的對稱性和密度分布，從而影響原子核的穩(wěn)定性。

這個(gè)結(jié)果與我們對強(qiáng)相互作用的理解相矛盾，我們還沒有完全揭開它的奧秘。這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴我們，我們對強(qiáng)相互作用的理解還有很大的不足，我們需要重新審視我們的理論模型，或者尋找新的物理定律。這是一個(gè)非常有趣和重要的科學(xué)問題，它可能會(huì)引發(fā)一場物理學(xué)的革命。摘自: www.ws46.com