En 1973, Le physicien russe A.B. Migdal a prédit le phénomène de condensation de pions au-dessus d'un seuil critique, densité nucléaire extrêmement élevée, plusieurs fois supérieure à celle de la matière normale. Bien que cette condensation n'ait jamais été observée, il devrait jouer un rôle clé dans le processus de refroidissement rapide du cœur des étoiles à neutrons. Ces objets stellaires lourds de la taille d'une ville sont si denses que sur Terre, une cuillère à café pèserait un milliard de tonnes.

Récemment, des chercheurs du RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science et de l'Université de Kyushu, effectuer une expérience à la RIKEN RI Beam Factory sur un isotope d'étain très riche en neutrons, ont étudié si ce processus pouvait réellement se produire dans les étoiles à neutrons ayant une masse d'environ 1,4 fois celle de notre soleil. Des investigations similaires ont été menées auparavant sur des isotopes stables, tels que 90Zr ou 208Pb, mais cette fois les chercheurs ont décidé d'étudier le cas du 132Sn, un isotope de l'étain. Ce noyau instable doublement magique a une structure assez simple qui rend les calculs théoriques facilement comparés à d'autres isotopes de masse similaire. Par ailleurs, Le 132Sn avec son grand excès de neutrons (il est constitué de 50 protons et 82 neutrons) offre de meilleures conditions que les isotopes stables pour étendre cette étude vers la matière neutronique pure dans les étoiles à neutrons.

Un faisceau cocktail secondaire contenant du 132Sn a été produit par fragmentation par projectile d'un faisceau primaire d'uranium entrant en collision avec une cible épaisse de béryllium. Puis, une cible d'hydrogène liquide a été irradiée avec du 132Sn. Se traduisant par l'excitation collective des neutrons et protons des noyaux d'étain, avec le spin des neutrons et le spin du proton oscillant hors de phase. Ce mode d'excitation, appelé "résonance géante, " est adapté à l'étude des interactions à courte portée qui, tout en étant crucial dans l'apparition de la condensation des pions, sont complexes et extrêmement difficiles à mesurer.

Selon Masaki Sasano du RIKEN Nishina Center, qui est l'un des premiers auteurs de cette étude, leur résultat, qui a été publié dans le Lettres d'examen physique journal, montre que la condensation des pions devrait se produire à environ deux fois la densité nucléaire normale, ce qui peut être réalisé dans une étoile à neutrons avec une masse de 1,4 fois celle du soleil. Sasano a dit que pour comprendre pleinement la possibilité de la condensation des pions, ils prévoient d'étendre ces études uniques de résonances géantes à d'autres noyaux riches en neutrons qui sont bien au-delà de la ligne de stabilité, ayant une grande asymétrie neutron-proton.