科学家们通过新的研究获得了在稀土元素钆（Gadolinium）原子核内出现稀有脉动梨形结构的直接证据。
首次，科学家们通过由萨里大学（University of Surrey）、国家物理实验室（National Physical Laboratory, NPL）以及罗马尼亚布加勒斯特的IFIN-HH研究所领导的新研究获得了在稀土元素钆的原子核内存在稀有脉动梨形结构的直接证据。
这项发表在物理评论快报上的研究提供了在钆-150（Gadolinium-150）核内强烈集体“八极激发”的确凿证据，钆-150是这种稀土元素的一种长寿命放射性同位素，广泛应用于超导体、核电运营和MRI对比材料等领域。
实验特征被解释为原子核内的质子和中子以协调的模式振动，从而形成脉动的、不对称的梨形结构。
负责研究的萨里大学核计量学教授帕特里克·瑞根（Patrick Regan）表示：
“能够‘看到’这些最小量子物体的形状真是太酷了。我们合作获得的这些独特、精确的测量，使我们能够更深入地理解物质的基本构建块如何结合，以允许在原子核中出现相干的量子集体结构和形状。这些测量还提供了对我们目前最佳模型的最严格测试，以解释强子物质在亚原子水平上的相互作用方式。”
通过对钆-150核的高精度伽马射线测量，研究人员能够观察到这些极其微小的梨形结构的特征指纹。原子核如此微小，以至于即使是最先进的光学显微镜也无法检测到它们，但可以通过测量特征性（伽马射线）辐射来获取其结构信息。
这些发现为量子世界打开了一扇新窗，提供了可以描述为“飞秒镜”（femtoscope）——一种高精度的“核显微镜”——的工具，使科学家能够深入探究塑造我们宇宙的亚原子结构。
这些结果也构成了对当前理论模型的独特挑战，这些模型难以解释这些形状如何从构成钆-150核的质子和中子之间复杂的相互作用中产生。
来自萨里大学的论文首席理论家埃斯拉·尤克塞尔（Esra Yuksel）表示：
“这些对量子衰变进行的极其敏感的测量结果使我们能够对我们当前关于质子和中子如何在原子核内排列的理论理解进行压力测试。”
“由此产生的八极集体——或称‘梨形’特征——是迄今为止识别出的最大之一。这使我们能够测试五种不同的尖端理论模型，以找出最佳模型。我们的计算为我们目前对这些迷人量子实验室中这种不寻常核形状形成的理解提供了有价值的见解。”
这项研究涉及来自英国、罗马尼亚、印度、日本、中国和捷克共和国的12个机构的国际合作。
国家物理实验室是英国国家计量研究所，负责将所有放射性测量与贝克勒尔（Bq）这一定义的SI单位进行可追溯性。
