ऑक्सीजन 28 का पहला पता लगाना और परमाणु संरचना का मानक शेल-मॉडल   

ऑक्सीजन-28 (²⁸O), जापानी शोधकर्ताओं द्वारा पहली बार ऑक्सीजन के सबसे भारी दुर्लभ आइसोटोप का पता लगाया गया है। परमाणु स्थिरता के "जादुई" संख्या मानदंडों को पूरा करने के बावजूद अप्रत्याशित रूप से इसे अल्पकालिक और अस्थिर पाया गया।  

ऑक्सीजन कई आइसोटोप हैं; सभी के नाभिक में 8 प्रोटॉन (Z) होते हैं लेकिन न्यूट्रॉन (N) की संख्या के संबंध में भिन्नता होती है। स्थिर आइसोटोप हैं ¹⁶O, ¹⁷ओ और ¹⁸O जिसके नाभिक में क्रमशः 8, 9 और 10 न्यूट्रॉन होते हैं। तीन स्थिर समस्थानिकों में से, ¹⁶प्रकृति में पाए जाने वाले सभी ऑक्सीजन का लगभग 99.74% भाग O सबसे प्रचुर मात्रा में है। 

हाल ही में पता चला ²⁸O आइसोटोप में 8 प्रोटॉन (Z=8) और 20 न्यूट्रॉन (N=20) होते हैं। इसके स्थिर होने की उम्मीद थी क्योंकि यह प्रोटॉन और न्यूट्रॉन (दोगुना जादू) दोनों के संबंध में "जादुई" संख्या की आवश्यकता को पूरा करता है, लेकिन यह अल्पकालिक पाया गया और जल्दी ही क्षय हो गया।  

परमाणु के नाभिक को कौन स्थिर बनाता है? परमाणु के नाभिक में धनात्मक रूप से आवेशित प्रोटॉन और न्यूट्रॉन एक साथ कैसे बंधे रहते हैं?  

परमाणु संरचना के मानक शेल-मॉडल के तहत, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को शेल पर कब्जा करने के लिए सोचा जाता है। न्यूक्लियॉन (प्रोटॉन या न्यूक्लियॉन) की इष्टतम संख्या पर एक सीमा होती है जिसे किसी दिए गए "शेल" में समायोजित किया जा सकता है। जब "कोश" पूरी तरह से प्रोटॉन या न्यूट्रॉन की "विशिष्ट संख्या" से भरे होते हैं तो नाभिक कॉम्पैक्ट और अधिक स्थिर होते हैं। इन "विशिष्ट संख्याओं" को "जादुई" संख्याएँ कहा जाता है।  

वर्तमान में, 2, 8, 20, 28, 50, 82 और 126 को आम तौर पर "जादुई" संख्याएँ माना जाता है। 

जब किसी नाभिक में प्रोटॉन (Z) और न्यूट्रॉन (N) की संख्या दोनों "जादुई" संख्याओं के बराबर होती हैं, तो इसे "दोगुने" जादू का मामला माना जाता है जो स्थिर परमाणु संरचना से जुड़ा होता है। उदाहरण के लिए, ¹⁶ऑक्सीजन के सबसे स्थिर और सबसे प्रचुर आइसोटोप O में Z=8 और N=8 हैं जो "जादुई" संख्याएं हैं और दोगुने जादू का मामला हैं। इसी तरह, हाल ही में पता चला आइसोटोप ²⁸O में Z=8 और N=20 हैं जो जादुई संख्याएँ हैं। इसलिए, ऑक्सीजन-28 के स्थिर होने की उम्मीद थी लेकिन एक प्रयोग में इसे अस्थिर और अल्पकालिक पाया गया है (हालांकि इस प्रयोगात्मक खोज को अन्य सेटिंग्स में बार-बार किए गए प्रयोगों में मान्य किया जाना बाकी है)।  

पहले, 32 को नई जादुई न्यूट्रॉन संख्या होने का सुझाव दिया गया था, लेकिन पोटेशियम के आइसोटोप में इसे जादुई संख्या नहीं पाया गया। 

परमाणु संरचना का मानक शेल-मॉडल, वर्तमान सिद्धांत जो बताता है कि परमाणु नाभिक कैसे संरचित होते हैं, कम से कम के मामले में अपर्याप्त प्रतीत होते हैं ²⁸हे आइसोटोप.  

नाभिक में न्यूक्लियॉन (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) मजबूत परमाणु बल द्वारा एक साथ बंधे रहते हैं। परमाणु स्थिरता की समझ और तत्व कैसे बनते हैं, इस मूलभूत बल की बेहतर समझ विकसित करने में निहित है।  

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सन्दर्भ:  

1. टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी। शोध समाचार - प्रकाश न्यूट्रॉन-समृद्ध नाभिक की खोज: ऑक्सीजन-28 का पहला अवलोकन। प्रकाशित: 31 अगस्त, 2023। यहां उपलब्ध है https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383  

2. कोंडो, वाई., अचौरी, एनएल, फ़ालौ, एचए एट अल. का पहला अवलोकन ²⁸O. प्रकृति 620, 965-970 (2023)। https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6 

3. अमेरिकी ऊर्जा विभाग 2021। समाचार - न्यूट्रॉन संख्या 32 का जादू खत्म हो गया है। यहां उपलब्ध है https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32  

4. कोस्ज़ोरस, Á., यांग, एक्सएफ, जियांग, डब्ल्यूजी एट अल. विदेशी पोटेशियम आइसोटोप की चार्ज त्रिज्या परमाणु सिद्धांत और जादुई चरित्र को चुनौती देती है N = 32। नेट। भौतिकी। 17, 439-443 (2021)। https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5 

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