Scoperta nella ricerca nucleare: l'elio-3 muonico rivela segreti!

Scoperta nella ricerca nucleare: l'elio-3 muonico rivela segreti!

Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Dr. Randolf Pohl dell'Università Johannes Gutenberg di Magonza ha ottenuto un risultato significativo nella misurazione delle proprietà fondamentali dei nuclei atomici. Negli esperimenti condotti presso l'Istituto Paul Scherrer in Svizzera, gli scienziati sono riusciti a misurare il raggio di carica dell'elio-3 muonico con una precisione senza precedenti. I risultati di questo studio sono stati pubblicati il ​​23 maggio 2025 sulla rinomata rivista Science Lo riferisce uni-mainz.de.

L'elio-3 mioico, che consiste di due protoni e un neutrone, è significativamente diverso dall'elio normale perché l'elettrone è sostituito da un muone. Questo muone è circa 200 volte più pesante di un elettrone e consente misurazioni più precise della struttura nucleare perché la sua grande massa aumenta la sovrapposizione della funzione d'onda con il nucleo. Il valore appena determinato per il raggio di carica dell'elio-3 muonico è 1,97007 ± 0,00097 femtometri, il che lo rende quindici volte più accurato delle misurazioni precedenti, informate arxiv.org.

Misure precise e loro significato

La ricerca per determinare il raggio di carica è di fondamentale importanza perché valori precisi per i nuclei atomici sono essenziali per determinare le costanti fondamentali della natura e per la ricerca di nuovi fenomeni fisici. I risultati mostrano un buon accordo tra le misurazioni dell'elio-3 muonico e i precedenti risultati ottenuti sull'elio normale ad Amsterdam. Sono state determinate con precisione anche le differenze tra i raggi di carica dell'elio-3 e dell'elio-4, indicando l'elevata precisione della metodologia.

Il team, che comprende gli scienziati Prof. Dr. Sonia Bacca, Prof. Dr. Marc Vanderhaeghen e Dr. Franziska Hagelstein, ha dimostrato una stretta collaborazione nel Cluster di Eccellenza PRISMA+ combinando calcoli teorici e dati sperimentali. I piani futuri includono l’esame dei nuclei atomici dal litio al neon utilizzando nuovi tipi di rilevatori di raggi X per ottenere risultati ancora più precisi.

Confronto con altri risultati della ricerca

La nuova misurazione del raggio di carica dell'elio-3 rientra nel contesto di una ricerca attiva sulla struttura dei nuclei atomici. La spettroscopia laser in particolare si è rivelata uno strumento prezioso, non solo per l'idrogeno, ma anche per il deuterio e altri isotopi dell'elio. Ciò vale anche per le misurazioni del deuterio muonico e dell'elio-4 muonico, i cui dati sono attualmente in fase di analisi, come ad esempio Lo riporta mpg.de.

Anche la precisione del nuovo raggio di carica per l’elio-3 ha un ruolo importante nel punteggio di riferimento, che è importante per le teorie con pochi nucleoni. In particolare, la combinazione di queste misurazioni con il lavoro precedente sulla struttura dell’elio-4 e di altri nuclei leggeri sarà cruciale per perfezionare ulteriormente i modelli fisici.