Proboj u nuklearnom istraživanju: mionski helij-3 otkriva tajne!

Proboj u nuklearnom istraživanju: mionski helij-3 otkriva tajne!

Istraživački tim predvođen prof. dr. Randolfom Pohlom sa Sveučilišta Johannes Gutenberg u Mainzu postigao je značajan napredak u mjerenju osnovnih svojstava atomskih jezgri. U eksperimentima provedenim na Institutu Paul Scherrer u Švicarskoj, znanstvenici su uspjeli izmjeriti radijus naboja mionskog helija-3 s neviđenom preciznošću. Rezultati ove studije objavljeni su 23. svibnja 2025. u renomiranom časopisu Science prenosi uni-mainz.de.

Mioični helij-3, koji se sastoji od dva protona i neutrona, značajno se razlikuje od običnog helija jer je elektron zamijenjen mionom. Ovaj mion je oko 200 puta teži od elektrona i omogućuje preciznija mjerenja nuklearne strukture jer njegova velika masa povećava preklapanje valne funkcije s jezgrom. Novoodređena vrijednost radijusa naboja mionskog helija-3 je 1,97007 ± 0,00097 femtometra, što ga čini petnaest puta točnijim od prethodnih mjerenja, informirano arxiv.org.

Precizne mjere i njihovo značenje

Istraživanje za određivanje radijusa naboja od središnje je važnosti jer su precizne vrijednosti za atomske jezgre bitne za određivanje temeljnih konstanti prirode i potragu za novim fizičkim fenomenima. Rezultati pokazuju dobro slaganje između mjerenja mionskog helija-3 i prethodnih rezultata dobivenih na normalnom heliju u Amsterdamu. Također su precizno utvrđene razlike između polumjera naboja helija-3 i helija-4, što ukazuje na visoku točnost metodologije.

Tim, uključujući znanstvenike prof. dr. Sonia Bacca, prof. dr. Marc Vanderhaeghen i dr. Franziska Hagelstein, pokazao je blisku suradnju u PRISMA+ klasteru izvrsnosti kombinirajući teoretske proračune i eksperimentalne podatke. Budući planovi uključuju ispitivanje atomskih jezgri od litija do neona pomoću novih vrsta detektora X-zraka kako bi se postigli još precizniji rezultati.

Usporedba s rezultatima drugih istraživanja

Novo mjerenje polumjera naboja helija-3 dolazi u kontekstu aktivnog istraživanja strukture atomskih jezgri. Posebno se laserska spektroskopija pokazala kao vrijedan alat, ne samo za vodik, već i za deuterij i druge izotope helija. To se također odnosi i na mjerenja mionskog deuterija i mionskog helija-4, čiji se podaci trenutno analiziraju, kao npr. javlja mpg.de.

Preciznost novog polumjera naboja za helij-3 također ima važnu ulogu u referentnom rezultatu, što je važno za teorije s malo nukleona. Konkretno, kombiniranje ovih mjerenja s prethodnim radom na strukturi helija-4 i drugih lakih jezgri bit će ključno za daljnje usavršavanje fizičkih modela.