一个国际研究团队发现了一种新的核粒子构型，该构型通过踢出单个质子而衰变。
该原子核含有85个质子和仅103个中子，它既是已知以这种方式分解的最重原子核，也是已知元素砹（At）最轻的同位素。
砹本身仅作为较重元素的衰变产物在地球上出现，且存在时间非常短暂。其所有同位素都具有放射性且转瞬即逝，半衰期从数小时到纳秒不等。这使得砹成为地壳中最稀有的天然元素。据信，全球任何时刻存在的砹都不到1克，且仅以短暂的痕迹存在。
在这项新研究中，研究人员揭示了一种新型砹同位素，它通过质子发射衰变，这并非典型的衰变途径。原子核通常通过发射中子和质子结合形成的α粒子，或通过发射电子或正电子进行β衰变。
“质子发射是一种罕见的放射性衰变形式，原子核通过发射质子向稳定状态迈出一步，” 第一作者、芬兰于韦斯屈莱大学的核物理学家亨娜·科科宁说。
研究这种奇异原子核并非易事，奇异原子核指具有不寻常数量质子和中子的原子核，这使得它们高度不稳定且易于快速衰变。这种短暂的存在等因素，需要复杂的方法来产生并研究它们。
科科宁及其同事在于韦斯屈莱大学的加速器实验室中，利用聚变蒸发反应产生了这种新型原子核。在该反应中，两个原子核碰撞并融合，形成一个不稳定的复合原子核，然后通过释放粒子来追求稳定。
“该原子核是通过用84Sr离子束照射天然银靶，在聚变蒸发反应中产生的，” 于韦斯屈莱大学的核物理学家卡勒·奥拉宁提到从实验室回旋粒子加速器发射的锶束时说道。
该反应的残留物通过实验室的充气反冲分离器单元分离出来，然后通过光谱仪和一对探测器进行分析。
为了帮助解读这些实验数据，研究人员还扩展了核物理学中的一个理论框架，即非绝热准粒子模型，该模型阐释了变形原子核的结构和机制。
该模型准确地再现了测量到的衰变率，表明该原子...
换句话说，该原子核呈西瓜形状。
研究人员表示，这种形状的确切原因尚不清楚，但它暗示了需要进一步研究的更深层次的奥秘。
“该原子核的性质表明价质子结合能的趋势发生了变化，” 科科宁说，“这可能是由重原子核中前所未有的相互作用所解释。”
这类研究有助于为物质的构成单元带来新的启示，产生关于宇宙的基础知识，这些知识可能在许多不同方面发挥作用。
研究人员写道，需要对188At进行更多观测，以消除关于这种奇异原子核如何形成和衰变的悬而未决的不确定性。
他们写道：“同样有趣的是研究目前未知的189At原子核的衰变”，这是另一种可能通过质子发射衰变的砹同位素。
该研究发表在《自然·通讯》上。