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.
*Sara
Machado
Assessora
de Imprensa
Universidade
de Coimbra• Faculdade de Ciências e Tecnologia
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