В атомном ядре обычно царит теснота: протоны и нейтроны упакованы как пассажиры в час пик. Но у бериллия-11 всё иначе. Один из нейтронов держится на почтительном расстоянии от остальных, образуя разреженное облако — ядерное гало. Такое ядро напоминает планету со спутником на очень вытянутой орбите.
Чтобы разобраться в устройстве этого экзотического ядра, физики провели эксперимент на установке AT-TPC внутри соленоида SOLARIS. Они бомбардировали ядра бериллия-10 дейтронами (ядрами тяжёлого водорода) и следили за рождением бериллия-11. По углам разлёта частиц удалось восстановить, какие состояния ядра возбуждаются и какую энергию они несут. Особый интерес вызвало состояние с энергией 3,40 МэВ. Оказалось, что его свойства лучше всего объясняются, если присвоить ему положительную чётность и спин 3/2. Это означает, что нейтрон в гало движется по орбите с определённой симметрией, как электрон в атоме.
Сравнение с передовыми расчётами, где ядро моделируется из первых принципов, показало хорошее согласие. Это укрепляет уверенность в том, что состояние 3,40 МэВ — второе возбуждённое состояние вращательной полосы, построенной на основном состоянии с гало. Иными словами, ядро с гало может вращаться как единое целое, и нейтрон-спутник участвует в этом танце.
Исследование бериллия-11 — шаг к пониманию того, как ведут себя ядра на границе существования. Такие ядра живут доли секунды, но именно они рождаются в звёздах и определяют пути синтеза элементов во Вселенной.
Ядро бериллия-11 с гало по размеру сравнимо с ядром свинца, хотя содержит в двадцать раз меньше частиц.