3d illustration of molecule model. Science background with molecules and atoms
L’ossigeno rappresenta un elemento vitale per il nostro pianeta, essenziale per sostenere la vita sulla Terra. Chimicamente simboleggiato con la lettera “O” nella tavola periodica degli elementi, l’ossigeno è altamente reattivo e forma legami chimici con altri elementi, dando vita agli ossidi.Oltre a garantire la vita sulla Terra, è impiegato ampiamente in campo medico, ad esempio nell’ossigenoterapia, per trattare pazienti affetti da gravi disturbi respiratori.
L’ossigeno viene prodotto su scala industriale attraverso processi come la distillazione dell’aria liquida e l’elettrolisi dell’acqua. Trova impiego anche nell’industria, in particolare per scopi di combustione, e riveste un ruolo fondamentale nella produzione di acciaio e di altri metalli. La scoperta dell’ossigeno risale al tardo XVIII secolo, ma recentemente è emersa una nuova forma di ossigeno.Quest’ultima è nota come ossigeno-28, che sta suscitando grande interesse per le sue potenziali implicazioni. Scopriamo insieme l’ossigeno-28 e cosa questa scoperta può comportare per il nostro mondo moderno.
Lo studio pubblicato su Nature riguardo alla nuova forma di ossigeno rappresenta il risultato di una collaborazione internazionale di ricercatori guidata dal dottor Yosuke Kondo, assistente professore presso il Dipartimento di Fisica del Tokyo Institute of Technology. Questo importante risultato è stato ottenuto attraverso l’utilizzo di un potente set di strumenti e una serie di sperimentazioni che hanno portato all’identificazione dell’ossigeno-28.
La nuova forma di ossigeno è un isotopo, ovvero condivide lo stesso numero atomico dell’ossigeno, cioè il numero di protoni, ma differisce per il numero di neutroni. In effetti, l’ossigeno-28 presenta otto protoni e 20 neutroni, avendo così 12 neutroni in più rispetto alla forma più comune dell’ossigeno.
Il nuovo isotopo dell’ossigeno è stato identificato tramite un esperimento in cui un fascio di isotopi di calcio-48 è stato direzionato su un bersaglio di berillio, generando così un isotopo di fluoro-29. Il nucleo di quest’ultimo presenta un protone in più rispetto all’ossigeno-28, ma con lo stesso numero di neutroni. Successivamente, gli scienziati hanno indotto la trasformazione del fluoro-29 immergendolo in una barriera di idrogeno liquido, causando il decadimento di un protone nel nucleo e la creazione della nuova forma di ossigeno.
La nuova forma di ossigeno ha avuto una breve durata poiché è decaduta rapidamente, trasformandosi in ossigeno-24, con l’aggiunta di 4 neutroni. Tuttavia, gli scienziati sono stati in grado di rilevare la presenza di questi 4 neutroni, definiti “particelle fantasma” poiché sono prive di carica. La rilevazione è stata possibile tramite un potente rilevatore in prestito dal GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research di Darmstadt, in Germania, oltre agli strumenti di Riken. Questo dispositivo ha la capacità di rilevare i neutroni in arrivo quando colpisco i protoni.
Le teorie attuali sostengono che i nuclei atomici con un determinato numero di protoni e neutroni siano intrinsecamente stabili. I cosiddetti “numeri magici” che si ritiene rendano l’elemento stabile includono 2, 8, 20, 28, 50, 82 e 126 particelle. Inoltre, quando un nucleo ha un numero magico sia di protoni che di neutroni, è definito “doppio magico”. Ad esempio l’ossigeno-16, che possiede 8 protoni e 8 neutroni appartiene a tale categoria.
Secondo questa teoria, l’ossigeno-28 doveva essere un elemento “doppio magico”, composto da 8 protoni e 20 neutroni, e quindi doveva essere considerato stabile. In realtà, data la sua breve durata, esso è decaduto poco dopo essere stato creato, il che ha suscitato riflessioni tra gli scienziati. Inoltre, nel 2009, si è rivelato più stabile di quanto inizialmente previsto l’ossigeno-24.
Tuttavia, questo ha suscitato una serie di interrogativi sulle forze che tengono uniti i nuclei atomici. Quindi i ricercatori sono interessati a ottenere e rilevare l’ossigeno-30. Confrontando il comportamento dell’ossigeno-28 con quello dell’ossigeno-30, è possibile acquisire una comprensione più approfondita dei concetti legati alla stabilità.