東京工業大学と理化学研究所（理研）らの研究グループは，中性子が非常に多い原子核でみつかっている「中性子ハロー」「魔法数の消失」，「強い変形」という3つの特異構造が，重いネオン同位体「ネオン31」（31Ne）にすべて発現していることを定量的に明らかにし，これを統一的に理解することに成功した。
中性子を陽子の2倍以上多く含む重いネオン同位体“ネオン31”（31Ne）は，ネオン30（30Ne）というコンパクトで硬い芯原子核のまわりに，薄く雲のように拡がった1個の中性子がとりまく「中性子ハロー」という特異な構造を持つことが知られている。
理研のRIBFで行なった不安定核ビームを用いた実験では，クーロン力と核力という2種の異なる力によって31Neを分解し，これらの感度の違いを利用して，31Neの微視的構造を突き止めた。
すなわち，①中性子ハロー構造の定量的な同定に加え，②重いネオン同位体では中性子の魔法数“20”および”28”が消失し，③原子核が強く変形していることを示した。また，この「魔法数の消失」や「強い変形」が中性子ハローの形成に重要な役割を果たしていることも明らかになった。
31Neは実験的に中性子ハロー構造が確認されている最も重い原子核であるが，今回の研究で新たに見出したハローの形成メカニズムはさらに重い原子核にも適用できることから，類似の特異な核構造が普遍的に現れる可能性がある。
私たちの身の回りにある多様な元素の合成は，宇宙で起こっている超新星爆発の時に中性子が非常に多い原子核が一瞬作られたことがかかわっているとされている。今回，観測した特異構造がその謎解きにも重要であると考えられる。
今回の成果は，不安定核ビームの世界的な研究拠点，理研のRIBFの威力を示すとともに，実験の解析では最近急速に進歩している大規模殻模型計算が重要な役割を果たしている。今後は，RIBFでの実験と大規模理論計算の相乗効果により，未知の原子核の特異構造が次々に明らかになり，宇宙の元素合成の解明も急速に進展するものと期待される。
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