7月9日，京都大学、理化学研究所、东京大学和大阪大学联合发布消息称，研究团队开发出一种名为“宇称转移核反应”的新型核反应方法，并成功选择性观测到原子核的0⁻激发态。这一成果有望推动π介子相关研究，并为中微子质量测定等前沿课题提供新的实验支撑。
原子核由质子和中子组成，但其内部并不是简单、静止的结构。质子和中子会在原子核中运动，原子核本身也未必呈球形对称，因此其结构相当复杂。研究人员通常通过让原子核从最稳定的基态进入能量稍高的激发态，来读取其中隐藏的信息。其中，0⁻态指自旋为0、宇称为负的状态，被认为是理解原子核内部集体运动和π介子行为的重要线索。不过，这类状态长期以来容易被其他激发态“淹没”，实验上很难高效识别。
宇称跃迁核反应图像(接力棒代表“宇称变化”) Masahiro Dozono ChatGPT
此次联合研究团队由京都大学大学院理学研究科助教堂园昌伯、理化学研究所仁科加速器科学研究中心核反应研究部部长上坂友洋、RI束分离生成装置团队负责人道正新一郎、东京大学大学院理学系研究科附属原子核科学研究中心副教授矢向谦太郎、大阪大学核物理研究中心教授大田晋辅等组成。团队提出的“宇称转移核反应”，核心思路是把入射粒子中产生的“宇称变化”传递给靶原子核，类似接力赛中交接接力棒，从而更有针对性地激发靶原子核中的0⁻态。
实验在理化学研究所RI束工厂进行。研究人员利用氧离子束轰击碳靶，并通过SHARAQ谱仪同时测量反应后快速衰变产生的粒子，重建极短寿命的氟-16原子核状态。实验结果显示，硼-12原子核中已知的约9.3 MeV 0⁻态被清晰观测到，证明该方法能够有效用于0⁻态研究。与传统方法相比，新方法对0⁻态的选择性明显提高：相对于1⁺态约提高12倍，相对于2⁻态约提高4倍。实验中还出现了一个此前难以分离观测的新峰，研究团队认为它可能是新的0⁻态候选。
0⁻态之所以重要，是因为它像观察原子核深层结构的“窥视孔”。π介子与连接质子和中子的核力密切相关，而0⁻态中较容易显现π介子的性质。通过系统研究不同原子核中的0⁻态，科学家有望进一步理解原子核内部的集体运动，并探索被认为可能出现在中子星内部等极端环境中的π介子凝聚现象。
这一方法还可能服务于无中微子双β衰变研究。中微子振荡已表明中微子具有质量，但其质量大小目前仍未确定。无中微子双β衰变被视为寻找答案的重要途径，而相关分析需要准确评估反映原子核结构的“核矩阵元”。研究团队认为，宇称转移核反应可用于研究这些评估所需的原子核激发态，未来或为中微子质量研究提供帮助。
该研究成果已于2026年6月30日发表在日本国际学术期刊《Progress of Theoretical and Experimental Physics》上。堂园昌伯表示，“让看不见的东西变得可见”是实验研究的乐趣之一。此次成果并不是终点，而是起点，未来团队将把这一方法应用到更多原子核中，继续探索原子核内部集体运动和π介子凝聚相关问题。
