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. Universidade
de Coimbra - Portugal
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