Revoluție în cercetarea nucleară: heliul-3 muonic dezvăluie secrete!

Revoluție în cercetarea nucleară: heliul-3 muonic dezvăluie secrete!

O echipă de cercetare condusă de prof. dr. Randolf Pohl de la Universitatea Johannes Gutenberg din Mainz a realizat un progres semnificativ în măsurarea proprietăților fundamentale ale nucleelor ​​atomice. În experimentele efectuate la Institutul Paul Scherrer din Elveția, oamenii de știință au reușit să măsoare raza de încărcare a heliului-3 muonic cu o precizie fără precedent. Rezultatele acestui studiu au fost publicate pe 23 mai 2025 în renumita jurnal Science rapoarte uni-mainz.de.

Heliul-3 mioic, care constă din doi protoni și un neutron, este semnificativ diferit de heliul obișnuit, deoarece electronul este înlocuit cu un muon. Acest muon este de aproximativ 200 de ori mai greu decât un electron și permite măsurători mai precise ale structurii nucleare, deoarece masa sa mare crește suprapunerea funcției de undă cu nucleul. Valoarea nou determinată pentru raza de încărcare a heliului-3 muonic este de 1,97007 ± 0,00097 femtometre, ceea ce o face de cincisprezece ori mai precisă decât măsurătorile anterioare, a informat. arxiv.org.

Măsurători precise și semnificația lor

Cercetarea pentru determinarea razei de sarcină este de o importanță centrală deoarece valorile precise pentru nucleele atomice sunt esențiale pentru determinarea constantelor fundamentale ale naturii și căutarea de noi fenomene fizice. Rezultatele arată o concordanță bună între măsurătorile heliului-3 muonic și rezultatele anterioare obținute pe heliu normal în Amsterdam. Diferențele dintre razele de sarcină ale heliului-3 și ale heliului-4 au fost, de asemenea, determinate cu precizie, indicând acuratețea ridicată a metodologiei.

Echipa, care include oamenii de știință Prof. Dr. Sonia Bacca, Prof. Dr. Marc Vanderhaeghen și Dr. Franziska Hagelstein, a demonstrat o colaborare strânsă în cadrul PRISMA+ Cluster of Excellence prin combinarea calculelor teoretice și a datelor experimentale. Planurile viitoare includ examinarea nucleelor ​​atomice de la litiu la neon folosind noi tipuri de detectoare de raze X pentru a obține rezultate și mai precise.

Comparație cu alte rezultate ale cercetării

Noua măsurare a razei de încărcare a heliului-3 vine în contextul cercetării active privind structura nucleelor ​​atomice. Spectroscopia cu laser, în special, s-a dovedit a fi un instrument valoros, nu numai pentru hidrogen, ci și pentru deuteriu și alți izotopi de heliu. Acest lucru se aplică și măsurătorilor deuteriu muonic și heliu-4 muonic, ale căror date sunt în prezent analizate, cum ar fi rapoarte mpg.de.

Precizia noii raze de sarcină pentru heliu-3 are, de asemenea, un rol important în scorul de referință, care este important pentru teoriile cu puțini nucleoni. În special, combinarea acestor măsurători cu lucrările anterioare privind structura heliului-4 și a altor nuclee ușoare va fi crucială pentru a perfecționa în continuare modelele fizice.