Beberapa atom stabil, sementara yang lain tampaknya berantakan. Lead-208 mungkin akan bertahan selamanya, sedangkan isotop sintetis Technetium-99 ada hanya berjam-jam. Perbedaannya terletak pada struktur nukleus atom, dengan “angka ajaib” nuklir tertentu partikel Membuat beberapa isotop terutama resisten terhadap pembusukan radioaktif.
Jadi apa angka ajaib ini, dan mengapa mereka begitu istimewa?
Stabilitas ini tampaknya sebagian terhubung dengan massa atom, dengan elemen yang lebih berat terbukti kurang stabil. Tetapi pada tahun 1940 -an dan 50 -an, para ilmuwan mengamati bahwa banyak Elemen yang lebih ringan juga memiliki isotop radioaktif; Baik karbon-14 dan kalium-40 mengalami peluruhan radioaktif secara perlahan dan bertanggung jawab atas sebagian besar radiasi latar belakang planet ini.
Menariknya, para ilmuwan ini memperhatikan bahwa jumlah proton dan neutron yang sangat khusus tampaknya menghasilkan nukleus yang luar biasa stabil, dan nilai -nilai ini dikenal sebagai angka ajaib.
“Angka ajaibnya adalah 2, 8, 20, 28, 50, 82 dan 126,” kata David Jenkinsseorang ahli fisika nuklir di University of York di Inggris “Jika Anda mengambil yang paling ringan – dua proton dan dua neutron – itulah inti atom helium, dan kita tahu itu kombinasi proton dan neutron yang sangat stabil.”
Terkait: Mengapa bulatan inti atom bukan?
Game Shell
Inti helium, juga dikenal sebagai partikel alfa, secara spontan dipancarkan dari lebih berat, tidak stabil atom saat mereka mengalami pembusukan nuklir.
“Jika kamu memikirkannya, itu sangat aneh,” kata Jenkins. “Jika sebuah atom akan membusuk, mengapa tidak kehilangan proton atau neutron satu per satu? Alasannya adalah bahwa partikel alfa sangat sangat stabil, dan itu terkait dengan gagasan angka ajaib ini.”
Nukleus ajaib lainnya termasuk oksigen-16 (delapan proton dan delapan neutron), kalsium-40 (20 proton dan 20 neutron) dan timah-208 (82 proton dan 126 neutron), elemen stabil terberat yang diketahui.
Untuk memahami pengamatan aneh ini, fisikawan mengusulkan “model shell nuklir,” yang menarik paralel dengan cangkang elektronik yang digunakan untuk menjelaskan perilaku kimia atom.
“Idenya adalah bahwa proton dan neutron duduk di cangkang, sedikit seperti elektron dalam atom, dan rangsangan nuklir akan melibatkan proton dan neutron melompat -lompat di antara cangkang -kerang itu,” Jenkins menjelaskan.
Seperti analog elektron mereka, cangkang nuklir ini memiliki nilai energi tetap yang dikenal sebagai keadaan terkuantisasi, dan sistem ini paling stabil ketika cangkang ini sepenuhnya diisi. Alasan yang tepat di balik ini adalah kombinasi yang kompleks mekanik kuantum faktor, tetapi dipikirkan kekuatan yang kuat – Interaksi mendasar yang menyatukan proton dan neutron dalam nukleus – lebih tinggi dari yang diharapkan per partikel dalam cangkang yang lengkap.
Oleh karena itu angka ajaib hanyalah jumlah partikel yang diperlukan untuk mengisi masing -masing cangkang nuklir ini, dengan tingkat terpisah untuk proton dan neutron. Isotop individu dapat bersamaan dengan sihir tunggal, dengan sejumlah sihir baik proton atau neutron (misalnya, isotop primordial Iron-56), atau sihir ganda, dengan jumlah sihir proton dan neutron (seperti oksigen-16 dan timah-208).
Sistem sihir ganda ini sedikit dan jarang, tetapi mereka memiliki beberapa sifat kuantum yang menarik, kata Jenkins.
“Sistem sihir ganda memiliki distribusi materi dan muatan bola” – inti yang benar -benar bulat, katanya. “Sebagian besar inti cacat dan berputar. Mereka memiliki struktur yang sangat berbeda. “
Tidak ada yang tahu seberapa jauh model ini akan meregang. TIN-100-inti ajaib ganda terberat, dengan 50 proton dan 50 neutron-memiliki a waktu paruh hanya 1,2 detiksementara Unbihexium, elemen ajaib berikutnya setelah memimpin, tidak pernah disintesis. Oleh karena itu, apakah peningkatan stabilitas ajaib ini akan cukup untuk memungkinkan para ilmuwan menambahkan baris kedelapan ke tabel periodik tetap menjadi pertanyaan terbuka.
