在自然界中，无论是宏观世界还是微观领域，都存在着令人着迷的“晕”现象。宏观世界里，人们常在特定的天气条件下观察到月晕和日晕，这些光晕现象是大气层中光线折射的结果，并常与后续的气候变化相联系。而在微观的原子核世界中，也有一种被称为“晕核”的奇特存在。
原子核，这一构成原子的核心部分，由质子和中子两种核子构成。一般而言，随着核子数的增加，原子核的半径也会相应增大。然而，1985年核物理学家的一项发现打破了这一常规认知。锂-11，这个仅含有3个质子和8个中子的原子核，其半径竟与拥有82个质子和126个中子的铅-208原子核相当。科学家发现，锂-11的两个中子以一种松散的方式围绕其他核子结合，导致它的半径异常增大。这一发现与宏观世界中的月晕、日晕现象有着异曲同工之妙，于是，科学家将这种具有奇异核结构的弱束缚原子核命名为“晕核”。
晕核的研究对于深入理解原子核内部核子的相互作用具有重要意义。尽管在过去的四十年里，科学家们已经通过不同的实验手段发现了一些晕核，但其中大多数是中子晕核。由于质子间的库仑力排斥作用，质子晕的形成条件比中子晕更为苛刻，即便形成，其规模也通常较小。因此，传统的实验方法往往难以探测到质子晕核。
然而，科学家们并没有放弃对质子晕核的探索。他们找到了一个新的突破口，即利用爱因斯坦的质能方程来揭示原子核内部的秘密。当自由核子结合成原子核时，它们之间的相互作用会导致核子损失一部分能量，这部分能量能够反映出核子间的结合能力差异。根据爱因斯坦的质能方程，质量和能量可以相互转化，因此，通过精确测量原子核的质量，科学家可以窥探到原子核内部结构的奥秘。
依托兰州重离子加速器冷却储存环，近代物理所的科研人员对数个质子晕候选核的质量进行了精确测量，并计算了它们的镜像能量差。他们发现，如果质子数较多的弱束缚原子核具有晕结构，而中子数较多的深束缚镜像核中没有晕结构，就可能会呈现出镜像对称性破缺，从而在镜像能量差这一物理量上体现出差异。这一猜想得到了来自北京大学、安徽大学和兰州大学等多家核物理团队理论计算的支持。
最终，科研人员通过这一全新的方法，首次提出氩-31可能是一个双质子晕核，其最外层的两个质子形成了松散的质子晕。同时，研究还表明，磷-26、27，硫-27、28等质子晕候选核中也可能存在质子晕，而之前被认为是质子晕候选核的铝-22，则被证实并非质子晕核，但其第一个1+激发态却具有质子晕结构。这一研究成果发表在了《物理评论快报》上。
在这项研究中，科研人员还绘制了一对镜像核——氩-31（18个质子和13个中子）和铝-31（13个质子和18个中子）的核子及核子密度分布示意图。通过对比，可以清晰地看到弱束缚的丰质子核氩-31存在明显的双质子晕结构，而铝-31则没有。
这一研究成果不仅揭示了原子核内部结构的复杂性，也为未来的核物理研究提供了新的思路和方法。随着科技的不断进步，相信科学家们将能够继续深入探索微观世界的奥秘，为人类认识自然世界做出更大的贡献。
