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氧的“双幻数”形式挑战了物理学的基本定律

科学探索万象经验2023-09-02

氧是我们生命所必需的元素之一,它由八个质子和八个中子组成。但是,还有其他种类的氧,它们有不同数量的中子。这些不同种类的氧气被称为氧的同位素,它们有着相同的原子序数(质子数),但有不同数量的中子,从8个到20个不等。

今天,我要介绍的一种非常特殊的氧同位素,它是氧-28,它有八个质子和二十个中子。这种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。为什么呢?因为它违反了我们对核物理学的一个基本定律。

在原子核中,质子和中子并不是随意排列的,而是按照一定的规律分层分组。我们可以把原子核想象成一个势阱,里面有很多能级。质子和中子会填充这些能级,从最低的能级开始。当一个能级开始被填充,就会形成一个壳层。当一个壳层被填满了,就会形成一个闭壳层。

闭壳层对应着一种特殊的稳定性,因为要从闭壳层移走或加入一个核子,需要付出很大的能量。这些闭壳层对应着一些特殊的数字,叫做幻数。目前,我们已经知道了七个幻数,它们分别是2, 8, 20, 28, 50, 82和126。如果一个原子核的质子和中子的数量都达到幻数,那么我们就说这个原子核是“双幻数”的。双幻数原子核是最稳定的原子核之一,它们几乎可以永远存在。