對極端條件下的物理系統進行研究，可以深入了解其組織和結構。在核物理領域，富中子同位素，尤其是中子與質子比明顯不同於穩定核的輕同位素，為現代核結構理論提供了嚴格的檢驗標準。這些同位素以非常短暫的共振形式存在，通過自發中子發射衰變。

研究人員觀察到富含中子的同位素28O 和27O 衰變為氧-24，為核結構理論提供了新的見解，並表明”反轉島”延伸到了氧同位素，從而能夠對多中子相關性和奇異系統進行詳細研究。

東京工業大學物理系助理教授近藤洋介（Yosuke Kondo）領導的一個國際研究小組在發表於《自然》（Nature）上的一項新研究中，首次觀測到兩種這樣的同位素–氧-28（ 28O）和氧-27（27O）–分別通過四個和三個中子衰變為氧-24。28O 核由8 個質子和20 個中子組成，它是標準殼模型核結構圖中少數幾個”雙魔力”核之一，因此具有重大意義。

這項研究的成功得益於理化學研究所RI 光束工廠的能力，它可以產生與厚液氫活動靶和多中子探測陣列耦合的不穩定核子強光束。高能29F 光束產生的質子誘導核子剔除反應生成了中子不結合同位素27O 和28O。研究人員觀測了這些同位素，並通過直接探測其衰變產物研究了它們的性質。

28O 和27O 同位素對現代核結構理論進行了嚴格的檢驗，拓展了我們的知識視野。資料來源：東京工業大學

他們發現，27O 和28O 都以窄低共振形式存在，並將它們的衰變能量與復雜的理論模型結果進行了比較–一種是大規模殼模型計算，另一種是基於量子色動力學有效場理論新開發的統計方法。大多數理論方法都預測這兩種同位素具有更高的能量。Kondo博士指出：”具體來說，統計耦合簇計算表明，27O和28O的能量可以為這類ab initio方法中考慮的相互作用提供有價值的約束。”

“研究人員還研究了從29F 射束中產生28O 的截面，發現它與28O 沒有表現出封閉的N = 20 殼結構相一致。”Kondo博士解釋說：”這一結果表明，’反轉島’ ，即中子軌道之間的能隙減弱或消失，已經超出了氟同位素28F和29F的範圍，延伸到了氧同位素。”

Kondo 博士解釋說：”目前的發現為我們提供了新的見解，尤其是對中子含量極高的原子核的見解，從而加深了我們對核結構的理解。此外，利用本研究中使用的多中子衰變光譜技術，還可以對多中子相關性進行詳細調查，並對其他奇異系統進行研究。”

希望未來的研究能揭開更多原子核的神秘面紗。