La ricerca sull'origine degli elementi è ancora di grande interesse. Molti nuclei atomici instabili vivono abbastanza a lungo da essere in grado di fungere da bersagli per ulteriori reazioni nucleari, specialmente in ambienti caldi come l'interno delle stelle. E alcune delle ricerche con nuclei esotici sono, ad esempio, legati all'astrofisica nucleare. In questa recensione pubblicata su EPJ A , Terry Fortune dell'Università della Pennsylvania, a Filadelfia, STATI UNITI D'AMERICA, discute la struttura delle forme instabili e non legate di elio, Litio, e nuclei di berillio che hanno rapporti neutroni/protoni insolitamente grandi, chiamati nuclei leggeri "esotici". L'autore offre un resoconto delle pietre miliari storiche nelle misurazioni e nell'interpretazione dei risultati relativi a questi nuclei.

Ogni elemento chimico è composto da atomi. Al centro di ogni atomo c'è un nucleo contenente nucleoni, cioè neutroni e protoni. Alcuni nuclei sono instabili e tendono ad emettere un elettrone, tramite decadimento beta, in particolare quando hanno un gran numero di neutroni rispetto ai protoni. Per esempio, Elio-8, con sei neutroni e due protoni, è instabile. Il beta decade in una forma di litio con 3 protoni e 5 neutroni, soprannominato Litio-8. Infine, man mano che vengono aggiunti sempre più neutroni, il nucleo non si lega all'emissione di neutroni. Ma le proprietà di questi nuclei non legati possono ancora essere studiate producendoli in una reazione nucleare e rilevando i loro prodotti di decadimento.

In questa recensione, l'autore delinea le informazioni sperimentali disponibili ei modelli che sono stati applicati ai nuclei 'esotici'. Le leggi della fisica relative alle proprietà nucleari di questi nuclei prevalgono anche se alcune di esse non sono tipicamente osservate nei nuclei normali. L'autore delinea anche alcuni degli enigmi irrisolti riguardanti la connessione tra la struttura microscopica e i valori delle quantità osservabili sperimentalmente, in particolare l'interazione tra energie, larghezze o punti di forza e struttura microscopica. Per esempio, i fisici devono ancora risolvere quale sia l'occupazione di un orbitale, chiamato 2s1/2, nello stato fondamentale di berillio-12? O qual è la natura dello stato fondamentale non legato dell'elio-10?