Атомное ядро далеко не всегда обладает идеально сферической симметрией, подобно бильярдному шару. Некоторые ядра вытягиваются, приобретая форму мяча для регби — это квадрупольная деформация, отражающая несферичность второго порядка. Другие же становятся похожими на грушу: один конец ядра заметно толще другого. Такая октупольная (грушевидная) деформация — редкое и фундаментально важное явление. Она служит чувствительным зондом внутренней структуры ядерных сил и даже может пролить свет на одну из величайших загадок физики: почему во Вселенной наблюдается избыток материи над антиматерией, хотя законы микромира, казалось бы, симметричны.

Однако экспериментально обнаружить грушевидное ядро чрезвычайно сложно. Его форма проявляется в спектрах — дискретных наборах энергий, которые ядро испускает или поглощает при переходах между квантовыми состояниями, — но характерный сигнал октупольной деформации часто маскируется другими эффектами, такими как вращательные возбуждения или вибрационные моды. Авторы новой работы предложили элегантный обходной путь. Они обнаружили систематическую закономерность в спектрах нечётных ядер — ядер с нечётным числом протонов или нейтронов, — которые находятся в непосредственном соседстве с чётными грушевидными ядрами. Оказалось, что нечётное ядро действует как сверхчувствительный эхолот: его энергетический спектр предсказуемо изменяется, если рядом расположено ядро с октупольной деформацией. Иными словами, нечётный нуклид «отражает» форму своего чётного соседа, позволяя судить о наличии грушевидности без прямого измерения формы самого чётного ядра.

Эта эмпирическая связь работает как простой компас для экспериментаторов. Вместо того чтобы проводить ресурсоёмкие теоретические расчёты для каждого кандидата, достаточно проанализировать спектр нечётного ядра-соседа — и можно с высокой вероятностью предсказать, стоит ли искать октупольную деформацию у его чёткого партнёра. Авторы уже идентифицировали несколько перспективных областей в таблице изотопов, особенно в регионах с избытком нейтронов или недостатком протонов, где экспериментальные данные пока отсутствуют. Теперь у физиков есть своего рода карта с пометками «копать здесь», что существенно ускорит поиск новых грушевидных ядер и позволит более строго проверить теоретические модели ядерных сил.