Kiseonik-28 je posebno zanimljiva enigma za naučnike. Dok bi konvencionalne naučne pretpostavke ukazivale na njegovu stabilnost, taj se izotop brzo raspada, dovodeći u pitanje ono što znamo o „čarobnim“ brojevima koji upravljaju atomskim jezgrima.
Jezgra čine nukleoni, odnosno subatomske čestice koje obuhvataju protone i neutrone. Iako atomski broj elementa zavisi od njegovog broja protona, količine neutrona mogu se razlikovati, dajući različite izotope. Kiseonik, sa 8 protona, tako može da ima različite brojeve neutrona.
Do sada je izotop kiseonik-26 imao najveći broj neutrona – 18, koji su u kombinaciji sa osam protona davali ukupno 26 nukleona. Ipak, tim predvođen nuklearnim fizičarom Josukeom Kondom sa japanskog Tokijskog instituta za tehnologiju otkrio je dva dosad neviđena izotopa kiseonika: kiseonik-27 i kiseonik-28, koji sadrže 19 odnosno 20 neutrona. Istraživanje tog tima objavljeno je u časopisu „Nejčr“.
Istraživanje je sprovedeno u fabrici snopa radioaktivnih izotopa RIKEN, namenjenom stvaranju nestabilnih izotopa. Proces je započeo ispaljivanjem snopa izotopa kalcijuma-48 na metu od berilijuma, što je rezultiralo lakšim atomima kao što je fluor-29, odnosno izotop fluora koji sadrži 9 protona i 20 neutrona. Naknadni sudari s metom tekućeg vodonika imali su za cilj da ogole jedan proton i proizvedu kiseonik-28.
Japanski naučnici su uspeli u tome, ali ne bez iznenađenja. I kiseonik-27 i kiseonik-28 pokazali su prolaznu nestabilnost, raspadajući se u kiseonik-24 zajedno sa tri ili četiri slobodna neutrona. Nestabilnost kiseonika-28, uprkos „magičnim“ brojevima 8 i 20 za protone i neutrone, probudila je znatiželju znanstvenika.
„Magični“ brojevi ključni su u nuklearnoj fizici, označavajući količine nukleona koji dovršavaju ljusku jezgra. Svaka ljuska uvodi značajan energetski jaz u odnosu na prethodnu. Kada i protonska i neutronska ljuska imaju te magične brojeve, jezgra je „dvostruko čarobna“ i izrazito stabilna.
Dominantna varijanta kiseonika na Zemlji je kiseonik-16, koji se nalazi u vazduhu i koji se smatra „dvostruko magičnim“. Pretpostavljalo se da će kiseonik-28 biti sledeći dvostruko magični izotop nakon kiseonika-16, iako su prethodni pokušaji da se on locira propali.
Kondov rad predstavlja objašnjenje za tu zagonetku. Njihova otkrića sugerišu nepotpuno ispunjenu neutronsku ljusku, što dovodi u pitanje da je broj 20 zaista „magičan“ za neutrone.
Ova pojava je u zanimljivoj korelaciji sa pojavom poznatom kao „ostrvo inverzije“ u kojoj izotopi neona, natrijuma, magnezijuma, a sada i kiseonika-28 sa 20 neutrona imaju ljuske koje nisu zatvorene, prenosi Sajens alert.