Chińczycy znaleźli nową magiczną liczbę dla egzotycznych izotopów
W fizyce jądrowej termin „liczby magiczne” odnosi się do takiej liczby protonów lub neutronów, która zapewnia jądru atomowemu większą stabilność poprzez wypełnienie powłok. Z modelu powłokowego wynika bowiem, że jądra, których powłoki są wypełnione, są stabilniejsze. Obecnie uznane liczby magiczne zarówno dla protonów jak i neutronów to 2, 8, 20, 28, 50, 82 i 126. Jeśli mamy do czynienia z jądrem, dla którego i protony i neutrony występują w liczbie magicznej, mówimy o jądrze podwójnie magicznym. Jądrem podwójnie magicznym jest np. jądro tlenu, zawierające 8 protonów i 8 neutronów.
Jednak wspomniane powyżej liczby odnoszą się do stabilnych izotopów. Znacznie słabiej rozumiemy liczby magiczne dla krótkotrwałych egzotycznych izotopów. Zrozumienie egzotycznych jąder atomów pozwoli nam lepiej zrozumieć samą naturę materii i powstawanie atomów w ekstremalnych środowiskach.
Naukowcy z Instytutu Współczesnej Fizyki Chińskiej Akademii Nauk jako pierwsi precyzyjnie zmierzyli masę egzotycznego bardzo krótkotrwałego jądra krzemu-22. To jądro o bardzo dużym deficycie neutronów. Najbardziej rozpowszechniony izotop 28Si ma 14 neutronów. Tymczasem 22Si ma ich zaledwie 8. Oraz 14 protonów. I właśnie liczba 14 jest, zdaniem chińskich uczonych, liczbą magiczną dla protonów w przypadku jąder egzotycznych.
W ciągu ostatnich lat naukowcy badający egzotyczne jądra doszli do wniosku, że w ich przypadku liczbami magicznymi dla neutronów są 14, 16, 32 i 34. Rzadko jednak udaje się to, co udało się właśnie pracownikom Chińskiej Akademii Nauk – określić magiczną liczbę protonów dla egzotycznych jąder.
Sugestie, że tak może być, pojawiły się w czasie badań nad tlenem-22 (posiada 14 neutronów i 8 protonów). Zauważono wówczas, że 14 neutronów ma w jego przypadku cechy wskazujące na liczbę magiczną. Teoretycy stwierdzili zatem, że w przypadku „lustrzanego odbicia” tlenu-22, czyli krzemu-22 (14 protonów i 8 neutronów) liczba 14 może być liczbą magiczną dla protonów. Badania pokazały, że tak rzeczywiście jest.
Źródło: Z=14 Magicity Revealed by the Mass of the Proton Dripline Nucleus 22Si, https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/ffwt-n7yc
Komentarze (13)
Astro, 14 lipca 2025, 10:38
Trochę niezręcznie. Gdyby nie miał czternastu protonów, to nie byłby krzemem, z definicji.
Liczba atomowa w fizyce jednoznacznie określa "pierwiastek chemiczny", dlatego nie trzeba pisać 2214Si, bo JEDNOZNACZNIE wystarczy 22Si.
"Liczby magiczne" to tylko i wyłącznie "artefakt" modelu powłokowego. To tylko fenomenologiczny model, który może być z gruntu (FIZYKA nie będzie mieć z tym problemu) zwyczajnie zły. FIZYKA działa, uproszczone modele nie muszą - tak to chyba jakoś leci...
l_smolinski, 14 lipca 2025, 11:12
Tu nie chodzi o ilość protonów tylko ilość protonów i neutronów.
zależność jest liniowa i dawno odkryta.
https://www.researchgate.net/publication/323310745_The_Relation_of_Particle_Sequence_to_Atomic_Sequence
Astro, 14 lipca 2025, 11:15
Zależność nie jest liniowa, a takie podejścia już dawno nie są wyśmiewane - nikt po prostu tego nie komentuje, bo po co?
Pierwszy krok i wykładka na mordę na pierwszym schodku... Smutne, nikt więc nie komentuje. Ja też nie będę. Dobrego.
Owszem, o liczbę MASOWĄ chodzi, ale chyba nie zrozumiałeś co napisałem...
l_smolinski, 14 lipca 2025, 11:17
Przecież, piszę że to już zostało zrobione, nie ma co wymyślać koła na nowo.
Astro, 14 lipca 2025, 11:26
Jeśli uważasz, że tak głupie podejście (z wykładką na pysk przy pierwszym schodku) to "zrobienie", to ok, Twoja sprawa, nie wtrącam się już w takim razie*. Dobrego dnia.
* Poza małą uwagą: Ja tam tylko sądzę, że "zrobienie", to jednak pokonanie wszystkich schodów. Można grzebać w debilnych konstrukcjach bez przyszłości, nikt przecież nie broni, jednak (proszę), nie OKŁAMUJ czytelników. Od koła do sterownika silnika krokowego jednak spora odległość.
l_smolinski, 14 lipca 2025, 11:38
Polecam jeszcze tablice cząstek subatomowych.
https://www.researchgate.net/publication/330144517_The_Periodic_Table_of_Subatomic_Particles
Astro, 14 lipca 2025, 11:44
Miałem zamilknąć, ale może wyrażę to jaśniej: z bełkotem nie będę polemizował. Teraz już baw się dobrze sam ze sobą.
l_smolinski, 14 lipca 2025, 12:01
To skoro słuchasz to jeszcze tak:
20.524 GeV to 'rest mass' tego izotopu 22Si. Co dawno zostało przewidziane jako magic number 82 z tych modeli co linkowałem.
Astro, 16 lipca 2025, 08:55
Natchniony przez pewien LLM założyłem od samego rana krawat (co prawda do krótkich portek...):
Z tych "modeli" kompletnie nie wynika to, o czym jest mowa w arcie powyżej - chodzi o liczbę 14 (o ile się dobrze wczytasz):
Pozdrawiam.
l_smolinski, 16 lipca 2025, 12:54
No, ale pisałem, że rozważanie dla samych protonów nie ma najmniejszego sensu.
W atomie są protony i neutrony, a one składają się z cząstek subatomowych (różnie sobie to zakatalogowano) i tych cząstek subatomowych jest właśnie 82 według tego modelu.
To jest sensowne podejście. Analizowanie jądra atomu tylko ze względu na protony, ignorując neutrony, to jakbyś próbował opisać cały obiad, mówiąc tylko o bitkach wołowych, całkowicie ignorując ziemniaki. No a przecież te bitki wołowe to są zrobione ze specyficznych komórek a ziemniaki i sos to jeszcze z innych, które przecież znamy.
MK u podstaw opiera się na ładunku jako jedynej właściwości nie mającej źródła w probalistyce i statystyce , dlatego działa sobie w wielu przypadkach tylko na protonie co jest aberracją. Dualizm i kwatnyzacja to ułuda wynikająca z prawdopodobieństwa
Astro, 16 lipca 2025, 14:08
Widziałeś coś takiego jak często stosowany w tej materii wykres Z-N? (np. https://en.wikipedia.org/wiki/File:Shell_gap.svg)
Polecam w wolnej chwili postudiować przykładowo https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_shell_model
oraz https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_number_(physics)
Przy odrobinie wysiłku wszystko powinno stać się jasne.
Zapewne pierwsze zdanie Mariusza
byłoby bardziej precyzyjne, gdyby zamiast "oraz" napisać "albo".
l_smolinski, 16 lipca 2025, 14:32
Tak znam to wszystko, tylko w poprawnej formie i dla prawidłowych modeli. Shell gap to po prostu konsekwencja gównianego modelu i tyle.
Tutaj masz jak wygląda prawidłowy model i jak to liczyć:
https://www.researchgate.net/publication/369504969_Atomic_Orbitals_Explained_with_Classical_Mechanics
Temat dotyczy 'egzotycznych izotopów' w oparciu o protony. Co jest aberracją.
Nie ma czegoś takiego jak egzotyczne izotopy.
Definiując ten zwrot, powiedziano tylko kiedyś, nie powinno ich być a jednak są (stabilne). To znaczy, że nic nie rozumieją, a modele ich nie przewidywały.
Stabilność takich czy innych tworów został zdefiniowana jasno dla modelu na który wskazałem. Dokładnie jest pokazane z czego wynika ta stabilność. Stabilność wynika z topologii jaką układ przyjmuje i ilości elementów.
Wstawienie 'albo' to aberracja, 'oraz' to jedyne sensowne podejście. Abstrahując od poprawności takiego czy innego modelu.
1.
Standardowy jądrowy model powłokowy zakłada, że protony i neutrony (nukleony) poruszają się w jądrze w niezależnych orbitach, podobnie jak elektrony w atomach. Te orbity są również pogrupowane w powłoki energetyczne.
Luka powłokowa (shell gap): Występuje, gdy pewna liczba protonów lub neutronów całkowicie wypełnia daną powłokę, a następny dostępny poziom energetyczny jest znacznie wyżej. Oznacza to dużą przerwę energetyczną między zajętymi a niezajętymi poziomami.
To jest jedna wielka aberracja, dlatego nic nie rozumieją i stąd te dziwy o egzotycznych izotopach itd.
2.
Natomiast elektronowy model atomowy zakłada, że elektrony w atomie zajmują dyskretne poziomy energetyczne, które grupowane są w powłoki i podpowłoki. Gdy powłoka elektronowa jest całkowicie wypełniona (czyli zawiera maksymalną liczbę elektronów, jaką może pomieścić), atom jest wyjątkowo stabilny.
Oczywiście tutaj brak genezy skąd ta dyskretyzacja się wzięła i że jest tylko ułudą zrobił swoje, brak zrozumienia sytuacji doprowadził do terminu 'egzotyczne izotopy'.
Mariusz Błoński, 16 lipca 2025, 14:55
Słusznie, poprawiam.