Os núcleos de átomos encontrados na natureza normalmente têm o mesmo número de prótons e nêutrons, e são estáveis ​​- isto é, permanecem intactos para sempre. Aumenta o desequilíbrio entre o número de prótons e nêutrons, Contudo, e o tempo de vida de um núcleo atômico pode diminuir notavelmente, às vezes, a ser tão baixo que nos perguntamos se deveríamos mesmo chamar o sistema de "um núcleo".

Uma equipe de pesquisadores estudou as espécies incomuns e de vida extremamente curta de hidrogênio, consistindo em um único próton e quatro nêutrons, conhecido como ⁵ H ("hidrogênio cinco"). Seu objetivo era aprender sobre sistemas de prótons e nêutrons que se separam quase assim que são formados, mas, no entanto, deixam um traço observável de sua existência fugaz. A equipe foi capaz de mostrar que ⁵ H sobrevive por cerca de 6x10 ^-23 segundos (sessenta trilionésimos de um trilionésimo de segundo ou 60 "yocto-segundos") antes que dois de seus quatro nêutrons voem, deixando um núcleo radioativo menor de hidrogênio conhecido como ³ H ou "trítio". Este intervalo é aproximadamente o mesmo que o tempo que a luz leva para percorrer uma distância cerca de quatro vezes o tamanho do núcleo ⁵ Sistema H. Apesar de sua breve existência, ainda estamos tentados a ligar ⁵ H um "núcleo".

O estudo forneceu novas informações sobre como os nêutrons podem interagir uns com os outros, e sugeriu que o arranjo dos nêutrons em ⁵ H é muito semelhante ao de um isótopo exótico de Hélio, ⁶ Ele, que consiste em dois prótons e quatro nêutrons. Removendo um próton de ⁶ Ele torna o sistema instável. As características dos sistemas que são quase puramente compostos de nêutrons podem levar a uma melhor compreensão de como as coleções de nêutrons se comportam em ambientes tão diferentes quanto um único núcleo difuso, um núcleo que contém algumas partículas que nem mesmo são nêutrons ou prótons, ou a superfície de uma estrela de nêutrons.

Fazer ⁵ H, os pesquisadores usaram uma reação que removeu um único próton da energia ⁶ Os núcleos produzidos pela National Superconducing Cyclotron Facility da Michigan State University viajam a 33% da velocidade da luz. Ao analisar os produtos da reação, a equipe poderia determinar não apenas a vida útil do resultado ⁵ H, mas também a quantidade de energia liberada quando o ⁵ H se desintegra. No ⁶ Ele, cálculos sofisticados já mostraram que os dois dos quatro nêutrons viajam juntos em torno de um núcleo fortemente ligado, composto de dois prótons e os outros dois nêutrons. Esses cálculos são incapazes de descrever completamente um sistema que tem vida tão curta quanto ⁵ H, mas com algumas aproximações pode começar a dar uma imagem de sua estrutura interna. Verificou-se que, à medida que o sistema quebra, os nêutrons retêm uma memória de como eles foram arranjados no original ⁶ Ele núcleo, e que os dois que voam podem emergir juntos em um estado às vezes chamado de "di-nêutron" que rapidamente se separa em dois nêutrons. O trabalho ajudará a orientar o desenvolvimento de teorias que descrevem as interações de nêutrons e as propriedades de sistemas nucleares de vida muito curta.