ઓક્સિજન 28 ની પ્રથમ તપાસ અને પરમાણુ માળખુંનું પ્રમાણભૂત શેલ મોડેલ   

ઓક્સિજન-28 (²⁸ઓ), ઓક્સિજનનો સૌથી ભારે દુર્લભ આઇસોટોપ જાપાની સંશોધકો દ્વારા પ્રથમ વખત શોધી કાઢવામાં આવ્યો છે. અનપેક્ષિત રીતે તે "જાદુ" નંબર માપદંડને પૂર્ણ કરવા છતાં અલ્પજીવી અને અસ્થિર હોવાનું જણાયું હતું. પરમાણુ સ્થિરતા  

પ્રાણવાયુ ઘણા આઇસોટોપ્સ છે; બધાના ન્યુક્લીમાં 8 પ્રોટોન (Z) હોય છે પરંતુ ન્યુટ્રોન (N) ની સંખ્યાના સંદર્ભમાં અલગ પડે છે. સ્થિર આઇસોટોપ્સ છે ¹⁶O, ¹⁷ઓ અને ¹⁸O જેના મધ્યવર્તી કેન્દ્રમાં અનુક્રમે 8, 9 અને 10 ન્યુટ્રોન હોય છે. ત્રણ સ્થિર આઇસોટોપ્સમાંથી, ¹⁶O એ પ્રકૃતિમાં જોવા મળતા તમામ ઓક્સિજનના લગભગ 99.74% જેટલા વિપુલ પ્રમાણમાં છે. 

તાજેતરમાં શોધાયેલ ²⁸O આઇસોટોપમાં 8 પ્રોટોન (Z=8) અને 20 ન્યુટ્રોન (N=20) છે. તે સ્થિર રહેવાની અપેક્ષા હતી કારણ કે તે પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન (બમણું જાદુ) બંનેના સંદર્ભમાં "મેજિક" નંબરની જરૂરિયાતને પૂર્ણ કરે છે પરંતુ તે અલ્પજીવી અને ઝડપથી ક્ષીણ થઈ ગયું હોવાનું જણાયું હતું.  

અણુના ન્યુક્લિયસને શું સ્થિર બનાવે છે? અણુના ન્યુક્લિયસમાં હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન કેવી રીતે એકસાથે રાખવામાં આવે છે?  

ના પ્રમાણભૂત શેલ-મોડલ હેઠળ પરમાણુ માળખું, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન શેલો પર કબજો કરે છે તેવું માનવામાં આવે છે. ન્યુક્લિયન્સ (પ્રોટોન અથવા ન્યુક્લિયન્સ) ની શ્રેષ્ઠ સંખ્યા પર મર્યાદા છે જે આપેલ "શેલ" માં સમાવી શકાય છે. જ્યારે "શેલ્સ" પ્રોટોન અથવા ન્યુટ્રોનની "ચોક્કસ સંખ્યાઓ"થી સંપૂર્ણ રીતે ભરેલા હોય ત્યારે ન્યુક્લી કોમ્પેક્ટ અને વધુ સ્થિર હોય છે. આ "વિશિષ્ટ સંખ્યાઓ" ને "જાદુઈ" સંખ્યાઓ કહેવામાં આવે છે.  

હાલમાં, 2, 8, 20, 28, 50, 82 અને 126 ને સામાન્ય રીતે "જાદુઈ" સંખ્યાઓ ગણવામાં આવે છે. 

જ્યારે ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા (Z) અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યા (N) બંને સમાન "જાદુઈ" સંખ્યાઓ હોય, ત્યારે તે "બમણા" જાદુનો કેસ માનવામાં આવે છે જે સ્થિર સાથે સંકળાયેલ છે. પરમાણુ માળખું દાખ્લા તરીકે, ¹⁶O, ઓક્સિજનના સૌથી વધુ સ્થિર અને વિપુલ પ્રમાણમાં આઇસોટોપમાં Z=8 અને N=8 છે જે "મેજિક" નંબરો છે અને બમણા જાદુનો કેસ છે. એ જ રીતે, તાજેતરમાં શોધાયેલ આઇસોટોપ ²⁸O પાસે Z=8 અને N=20 છે જે જાદુઈ સંખ્યાઓ છે. આથી, ઓક્સિજન-28 સ્થિર રહેવાની અપેક્ષા હતી પરંતુ એક પ્રયોગમાં તે અસ્થિર અને અલ્પજીવી હોવાનું જણાયું છે (જોકે આ પ્રાયોગિક શોધને અન્ય સેટિંગ્સમાં પુનરાવર્તિત પ્રયોગોમાં હજુ સુધી માન્ય કરવામાં આવી નથી).  

અગાઉ, 32 એ નવો મેજિક ન્યુટ્રોન નંબર હોવાનું સૂચવવામાં આવ્યું હતું પરંતુ પોટેશિયમના આઇસોટોપ્સમાં તે જાદુઈ નંબર હોવાનું જણાયું ન હતું. 

નું પ્રમાણભૂત શેલ-મોડેલ પરમાણુ માળખું, વર્તમાન સિદ્ધાંત સમજાવે છે કે અણુ ન્યુક્લી કેવી રીતે રચાય છે તે ઓછામાં ઓછા કિસ્સામાં અપર્યાપ્ત લાગે છે ²⁸ઓ આઇસોટોપ.  

ન્યુક્લિઅન્સ (પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન) ન્યુક્લિયસમાં મજબૂત પરમાણુ બળ દ્વારા એકસાથે રાખવામાં આવે છે. પરમાણુ સ્થિરતાની સમજ અને તત્વો કેવી રીતે બનાવટી છે તે આ મૂળભૂત બળની વધુ સારી સમજણ વિકસાવવામાં આવેલું છે.  

***

સંદર્ભ:  

1. ટોક્યો ઇન્સ્ટિટ્યુટ ઓફ ટેકનોલોજી. સંશોધન સમાચાર - પ્રકાશ ન્યુટ્રોન-રિચ ન્યુક્લીની શોધખોળ: ઓક્સિજન-28નું પ્રથમ અવલોકન. પ્રકાશિત: ઓગસ્ટ 31, 2023. પર ઉપલબ્ધ https://www.titech.ac.jp/english/news/2023/067383  

2. Kondo, Y., Achouri, NL, Falou, HA એટ અલ. નું પ્રથમ અવલોકન ²⁸O. કુદરત 620, 965-970 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6 

3. યુએસ ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ એનર્જી 2021. સમાચાર – ધ મેજિક ઇઝ ગોન ફોર ન્યુટ્રોન નંબર 32. અહીં ઉપલબ્ધ https://www.energy.gov/science/np/articles/magic-gone-neutron-number-32  

4. Koszorús, Á., Yang, XF, Jiang, WG એટ અલ. વિદેશી પોટેશિયમ આઇસોટોપ્સની ચાર્જ ત્રિજ્યા પરમાણુ સિદ્ધાંત અને જાદુઈ પાત્રને પડકારે છે N = 32. નાટ. ભૌતિક. 17, 439-443 (2021). https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5 

***