Preboj v jedrskih raziskavah: mionski helij-3 razkriva skrivnosti!

Preboj v jedrskih raziskavah: mionski helij-3 razkriva skrivnosti!

Raziskovalna skupina, ki jo vodi prof. dr. Randolf Pohl z univerze Johannes Gutenberg Mainz, je dosegla pomemben preboj pri merjenju temeljnih lastnosti atomskih jeder. V poskusih, izvedenih na inštitutu Paul Scherrer v Švici, je znanstvenikom uspelo izmeriti polmer naboja mionskega helija-3 z izjemno natančnostjo. Rezultati te študije so bili objavljeni 23. maja 2025 v priznani reviji Science poroča uni-mainz.de.

Myoic helij-3, ki je sestavljen iz dveh protonov in nevtrona, se bistveno razlikuje od običajnega helija, ker je elektron nadomeščen z mionom. Ta mion je približno 200-krat težji od elektrona in omogoča natančnejše meritve jedrske strukture, ker njegova velika masa poveča prekrivanje valovne funkcije z jedrom. Na novo določena vrednost polmera naboja mionskega helija-3 je 1,97007 ± 0,00097 femtometra, zaradi česar je petnajstkrat natančnejša od prejšnjih meritev, poročajo arxiv.org.

Natančne mere in njihov pomen

Raziskave za določitev polmera naboja so osrednjega pomena, saj so natančne vrednosti za atomska jedra bistvenega pomena za določanje temeljnih konstant narave in iskanje novih fizikalnih pojavov. Rezultati kažejo dobro ujemanje med meritvami mionskega helija-3 in prejšnjimi rezultati, pridobljenimi na običajnem heliju v Amsterdamu. Natančno so bile določene tudi razlike med polmeri naboja helija-3 in helija-4, kar kaže na visoko natančnost metodologije.

Ekipa, vključno z znanstveniki prof. dr. Sonio Bacca, prof. dr. Marcom Vanderhaeghenom in dr. Franzisko Hagelstein, je dokazala tesno sodelovanje v grozdu odličnosti PRISMA+ s kombiniranjem teoretičnih izračunov in eksperimentalnih podatkov. Prihodnji načrti vključujejo preučevanje atomskih jeder od litija do neona z uporabo novih vrst detektorjev rentgenskih žarkov, da bi dosegli še natančnejše rezultate.

Primerjava z rezultati drugih raziskav

Nova meritev polmera naboja helija-3 prihaja v kontekstu aktivnih raziskav strukture atomskih jeder. Zlasti laserska spektroskopija se je izkazala za dragoceno orodje, ne samo za vodik, ampak tudi za devterij in druge izotope helija. To velja tudi za meritve mionskega devterija in mionskega helija-4, katerih podatke trenutno analiziramo, kot npr. poroča mpg.de.

Natančnost novega polmera naboja za helij-3 ima tudi pomembno vlogo pri merilnem točkovanju, kar je pomembno za teorije z malo nukleoni. Zlasti združevanje teh meritev s predhodnim delom na strukturi helija-4 in drugih lahkih jeder bo ključnega pomena za nadaljnje izboljšanje fizičnih modelov.