Een magisch getal is een aantal protonen of neutronen in de kern van een atoom dat resulteert in een veel grotere stabiliteit dan dat van kernen met andere aantallen protonen of neutronen.

Het magische aantal kernen wordt mede bepaald door de spin-baan koppelingskracht, die gerelateerd is aan de spins van de protonen of neutronen in een kern. De spin-baankoppelingskracht werd in 1949 geïntroduceerd door Nobelprijswinnaars Maria Goeppert Mayer en J. Hans D. Jensen om de splitsingen van kwantumtoestanden van protonen of neutronen te verklaren. De werkelijke oorsprong van de nucleaire kracht is nog steeds niet volledig begrepen.

Onderzoekers hebben vastgesteld dat het magische getal van zes bijzonder belangrijk is omdat het de oorsprong van spin-baankoppeling grondig zou moeten onderzoeken. Echter, het bestaan ​​van een atoomsoort met een magisch getal van zes was niet bevestigd.

Nutsvoorzieningen, een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de Universiteit van Osaka heeft deze situatie veranderd door een soort koolstof te identificeren - een essentieel element voor het leven - met een protonmagisch getal van zes. Ze voerden experimenten uit waarmee ze de stralen van protonen in de kernen van verschillende koolstofisotopen konden meten (isotopen hebben hetzelfde aantal protonen maar verschillende aantallen neutronen in hun kernen). interessant, de verschillende koolstofisotopen vertoonden zeer vergelijkbare protonstralen. Ze publiceerden hun bevindingen in Natuurcommunicatie .

"Door onze radii-meetresultaten te combineren met nucleaire ladingsradii, elektrische quadrupool overgangssnelheden, en atomaire massagegevens stelden ons in staat om een ​​koolstofisotoop te identificeren met een overheersend magisch getal van zes", zegt eerste auteur Dinh Trong Tran van het onderzoek.

Om de experimentele resultaten beter te begrijpen, de onderzoekers hebben computationele berekeningen uitgevoerd. Berekende protonstralen kwamen goed overeen met experimentele waarden. De spin-baansplitsing van de koolstofisotopen werd ook onderzocht door analyse van experimentele en theoretische gegevens voor de energie om een ​​proton toe te voegen of te verwijderen uit de kern van elke isotoop.

"Onze analyse toonde duidelijk aan dat grote spin-baansplitsingen universeel bestaan ​​voor atoomkernen, " legt corresponderende auteur Hooi Jin Ong uit. "Bovendien, het magische getal zes is net zo prominent als dat van andere geïdentificeerde magische getallen."

De identificatie van het magische getal zes biedt een mogelijkheid om de oorsprong van spin-baansplitsingen in atoomkernen te onderzoeken. De bevindingen van het team vergroten de fundamentele kennis van de spin-baankracht, de oorsprong van het magische aantal kernen, en kernstabiliteit, die een bijdrage leveren aan een uiteindelijk alomvattend begrip van de kernfysica.