安田淳平大学院生(研究当時)、理学研究院の若狭智嗣教授らの国際共同研究グループ※は、理研の重イオン加速器施設「RIビームファクトリー(RIBF)」を用いて、二重魔法数核「スズ-132(132Sn)」に対する「巨大共鳴状態」の観測に世界で初めて成功しました。本研究成果により、「パイ中間子」が引き起こす「パイ中間子凝縮」と呼ばれる相転移現象が起こる条件が明らかになり、中性子星の構造や急速冷却現象の解明が進むと期待できます。n)反応」を「WINDS中性子検出器」と「SAMURAI磁気スペクトロメーター」を用いて測定することで、パイ中間子凝縮の性質を反映する巨大共鳴状態(ガモフ・テラー巨大共鳴)の観測に成功しました。得られたスペクトルと理論計算の比較から、パイ中間子凝縮が通常の原子核密度の2倍以上の環境、すなわち太陽質量の1.4倍より重い中性子星で起こっている可能性が高いという結論を得ました。Letters』のオンライン版(9月26日付け)に掲載されました。n)反応を用いた巨大共鳴の励起のイメージ陽子が原子核に衝突し、中性子が放出されると、パイ中間子が関与する原子核の振動状態(巨大共鳴)が励起される。n)反応によって生成された中性子は、ビームの入射方向に対して横向きに出射され(青矢印)、反応点を囲むように配置された「WINDS中性子検出器」で検出される。n)反応チャンネルの選択に用いられる。観測されたスズ-132(132Sn)のガモフ・テラー巨大共鳴のスペクトル横軸の励起エネルギーは、原子核振動の周波数に比例する。黒い点は観測データを、黒線は各観測データをつなげた一山構造のスペクトルを示し、それぞれの曲線は異なるランダウ・ミグダルパラメーター(g’)を用いた理論計算の結果を表す。スペクトルと理論計算の比較により、g’=0.68と決定された。上部に、パイ中間子の短距離斥力の強さおよびパイ中間子凝縮の起こりやすさの関係を矢印で示している。巨大共鳴現象の励起エネルギーが大きいほど、パイ中間子由来の短距離斥力が強く、パイ中間子凝縮は起こりにくいといえる。