År 1973, Den ryske fysikern A.B. Migdal förutspådde fenomenet pionkondens över en kritisk, extremt hög - flera gånger högre än för normal materia - kärntäthet. Även om denna kondens aldrig har observerats, den förväntas spela en nyckelroll i den snabba avkylningsprocessen av kärnan av neutronstjärnor. Dessa tunga stjärnobjekt i stadsstorlek är så täta att på jorden, en tesked skulle väga en miljard ton.

Nyligen, forskare från RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science och Kyushu University, utför ett experiment på RIKEN RI Beam Factory på en mycket neutronrik tennisotop, undersökte om denna process verkligen skulle kunna inträffa i neutronstjärnor med en massa på cirka 1,4 gånger vår sol. Liknande undersökningar utfördes tidigare på stabila isotoper, som 90Zr eller 208Pb, men den här gången beslutade forskarna att studera fallet med 132Sn, en isotop av tenn. Denna dubbelt magiska instabila kärna har en ganska enkel struktur som gör att de teoretiska beräkningarna lätt kan jämföras med andra isotoper med liknande massa. Vidare, 132Sn med sitt stora neutronöverskott (den består av 50 protoner och 82 neutroner) ger bättre förutsättningar än de stabila isotoperna för att utvidga denna studie mot det rena neutronmaterialet i neutronstjärnorna.

En sekundär cocktailstråle innehållande 132Sn producerades genom projektilfragmentering av en primär uranstråle som kolliderade med ett tjockt berylliummål. Sedan, ett flytande vätemål bestrålades med 132Sn. Resulterar i kollektiv excitation av neutronerna och protonerna i tennkärnorna, med neutronspinnet och protonspinnet som oscillerar ur fas. Detta excitationsläge, kallas "jätte resonans, "är lämplig för att studera kortdistansinteraktioner som, samtidigt som det är avgörande för uppkomsten av pionkondensering, är komplexa och extremt svåra att mäta.

Enligt Masaki Sasano från RIKEN Nishina Center, som är en av de första författarna till denna studie, deras resultat, som publicerades i Fysiska granskningsbrev tidning, visar att pionkondensationen bör ske vid ungefär två gånger normal kärntäthet, som kan realiseras i en neutronstjärna med en massa av 1,4 gånger solens. Sasano sa att för att förstå möjligheten till pionkondensation fullt ut, de planerar att utöka dessa unika studier av jätteresonanser till andra neutronrika kärnor som ligger långt bortom stabilitetslinjen, med stor neutron-protonasymmetri.