Press Release: O resultado da investigação internacional, agora publicado na prestigiada revista Science, constitui um teste rigoroso às teorias da física atómica.
Uma equipa internacional de investigadores, incluindo cientistas da Faculdade de Ciências Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), Universidade NOVA de Lisboa (UNL) e Universidade de Aveiro (UA), alcançou uma medição inédita do raio nuclear do hélio-3 com uma precisão sem precedentes. O resultado, agora publicado na prestigiada revista Science, constitui um teste rigoroso às teorias da física atómica.
A experiência decorreu no Paul Scherrer Institut (PSI), na Suíça, utilizando o feixe de muões mais intenso do mundo. Os investigadores da colaboração CREMA - Charge Radius Experiment with Muonic Atoms conseguiram substituir os eletrões do átomo de hélio-3 por muões — partículas subatómicas cerca de 200 vezes mais pesadas que os eletrões — formando assim o chamado hélio-3 muónico. Esta configuração permitiu obter um valor extremamente preciso do raio de carga nuclear, cujo valor é 1,97007 fentómetros (sendo que um metro contém mil biliões de fentómetros).
A equipa portuguesa desempenhou um papel crucial em várias vertentes da experiência, nomeadamente no desenvolvimento dos sistemas de deteção dos raios X, controlo experimental e cálculos teóricos. No total, participaram dez investigadores nacionais, cinco da FCTUC (Luís Fernandes, Fernando Amaro, Cristina Monteiro, Andrêa Gouvêa e Joaquim Santos), três da UNL (Jorge Machado, Pedro Amaro e José Paulo Santos) e dois da UA (Daniel Covita e João Veloso).
O PSI é atualmente a única instalação no mundo capaz de gerar muões negativos lentos em quantidade suficiente para este tipo de investigação. O sucesso da medição deveu-se também ao uso de um sofisticado sistema laser, que permite detetar com precisão a frequência de ressonância em que ocorre a transição energética do muão, resultando na emissão de raios X.
Os dados agora obtidos contribuem significativamente para a modelação teórica da estrutura nuclear e são fundamentais para testar a eletrodinâmica quântica em sistemas ligados, como os átomos. Além disso, fornecem valores de referência críticos para modelos nucleares baseados em princípios fundamentais da física.
A colaboração CREMA planeia novas experiências, incluindo a análise da estrutura hiperfina em átomos muónicos e novas medições com hidrogénio muónico, com o objetivo de explorar ainda mais os limites da física fundamental.
O artigo científico “The helion charge radius from laser spectroscopy of muonic helium-3 ions” está disponível para consulta aqui.
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