Avance en la investigación nuclear: ¡el helio-3 muónico revela secretos!

Avance en la investigación nuclear: ¡el helio-3 muónico revela secretos!

Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Dr. Randolf Pohl de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz ha logrado un avance significativo en la medición de las propiedades fundamentales de los núcleos atómicos. En experimentos realizados en el Instituto Paul Scherrer de Suiza, los científicos lograron medir el radio de carga del helio-3 muónico con una precisión sin precedentes. Los resultados de este estudio fueron publicados el 23 de mayo de 2025 en la reconocida revista Science. informes uni-mainz.de.

El helio-3 mioico, que consta de dos protones y un neutrón, se diferencia significativamente del helio normal porque el electrón es reemplazado por un muón. Este muón es unas 200 veces más pesado que un electrón y permite mediciones más precisas de la estructura nuclear porque su gran masa aumenta la superposición de la función de onda con el núcleo. El nuevo valor determinado para el radio de carga del helio-3 muónico es 1,97007 ± 0,00097 femtómetros, lo que lo hace quince veces más preciso que las mediciones anteriores, informó arxiv.org.

Medidas precisas y su significado.

La investigación para determinar el radio de carga es de vital importancia porque los valores precisos de los núcleos atómicos son esenciales para determinar las constantes fundamentales de la naturaleza y la búsqueda de nuevos fenómenos físicos. Los resultados muestran una buena concordancia entre las mediciones de helio-3 muónico y resultados anteriores obtenidos con helio normal en Ámsterdam. También se determinaron con precisión las diferencias entre los radios de carga del helio-3 y del helio-4, lo que indica la alta precisión de la metodología.

El equipo, que incluye a los científicos Prof. Dra. Sonia Bacca, Prof. Dr. Marc Vanderhaeghen y Dra. Franziska Hagelstein, ha demostrado una estrecha colaboración en el Grupo de Excelencia PRISMA+ combinando cálculos teóricos y datos experimentales. Los planes futuros incluyen examinar núcleos atómicos desde el litio hasta el neón utilizando nuevos tipos de detectores de rayos X para lograr resultados aún más precisos.

Comparación con otros resultados de investigación.

La nueva medición del radio de carga del helio-3 se produce en el contexto de una investigación activa sobre la estructura de los núcleos atómicos. La espectroscopia láser en particular ha demostrado ser una herramienta valiosa, no sólo para el hidrógeno, sino también para el deuterio y otros isótopos de helio. Esto también se aplica a las mediciones de deuterio muónico y helio-4 muónico, cuyos datos se están analizando actualmente, como por ejemplo informes mpg.de.

La precisión del nuevo radio de carga para el helio-3 también juega un papel importante en la puntuación de referencia, lo cual es importante para teorías con pocos nucleones. En particular, combinar estas mediciones con trabajos previos sobre la estructura del helio-4 y otros núcleos ligeros será crucial para perfeccionar aún más los modelos físicos.