Avanço na pesquisa nuclear: o hélio-3 muônico revela segredos!

Avanço na pesquisa nuclear: o hélio-3 muônico revela segredos!

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Randolf Pohl da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz alcançou um avanço significativo na medição das propriedades fundamentais dos núcleos atômicos. Em experimentos realizados no Instituto Paul Scherrer, na Suíça, os cientistas conseguiram medir o raio de carga do hélio-3 muônico com uma precisão sem precedentes. Os resultados deste estudo foram publicados em 23 de maio de 2025 na renomada revista Science relatórios uni-mainz.de.

O hélio-3 míoico, que consiste em dois prótons e um nêutron, é significativamente diferente do hélio normal porque o elétron é substituído por um múon. Este múon é cerca de 200 vezes mais pesado que um elétron e permite medições mais precisas da estrutura nuclear porque sua grande massa aumenta a sobreposição da função de onda com o núcleo. O valor recentemente determinado para o raio de carga do hélio-3 muônico é de 1,97007 ± 0,00097 femtômetros, tornando-o quinze vezes mais preciso que as medições anteriores, informou arxiv.org.

Medições precisas e seu significado

A pesquisa para determinar o raio de carga é de importância central porque valores precisos para os núcleos atômicos são essenciais para a determinação de constantes fundamentais da natureza e a busca de novos fenômenos físicos. Os resultados mostram uma boa concordância entre as medições muônicas de hélio-3 e resultados anteriores obtidos com hélio normal em Amsterdã. As diferenças entre os raios de carga do hélio-3 e do hélio-4 também foram determinadas com precisão, indicando a alta precisão da metodologia.

A equipe, incluindo os cientistas Prof. Sonia Bacca, Prof. Marc Vanderhaeghen e Dra. Franziska Hagelstein, demonstrou estreita colaboração no PRISMA + Cluster of Excellence, combinando cálculos teóricos e dados experimentais. Os planos futuros incluem o exame de núcleos atômicos, do lítio ao néon, usando novos tipos de detectores de raios X para obter resultados ainda mais precisos.

Comparação com outros resultados de pesquisa

A nova medição do raio de carga do hélio-3 surge no contexto de pesquisas ativas sobre a estrutura dos núcleos atômicos. A espectroscopia a laser, em particular, provou ser uma ferramenta valiosa, não apenas para o hidrogênio, mas também para o deutério e outros isótopos de hélio. Isto também se aplica às medições de deutério muônico e hélio-4 muônico, cujos dados estão atualmente sendo analisados, como relatórios mpg.de.

A precisão do novo raio de carga do hélio-3 também tem um papel importante na pontuação do benchmark, que é importante para teorias com poucos núcleons. Em particular, a combinação destas medições com trabalhos anteriores sobre a estrutura do hélio-4 e de outros núcleos leves será crucial para refinar ainda mais os modelos físicos.