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Um pion substitui um dos dois elétrons em um átomo de hélio normal para formar hélio pionico (Imagem: CERN)
Uma equipe de pesquisadores da colaboração da ASACUSA levou equipamentos experimentais do CERN ao Instituto Paul Scherrer (PSI), perto de Zurique, para criar um átomo exótico, teoricamente previsto, mas nunca antes verificado, e fez as primeiras medições de como ele absorve e ressoa com a luz do laser. Os resultados, publicados hoje na revista Nature , marcam a primeira vez que essas medidas espectroscópicas foram feitas em um átomo exótico contendo um méson, uma partícula que consiste em duas partículas fundamentais chamadas quarks.
Substitua um elétron em um átomo por uma partícula pesada com carga negativa e você obtém o chamado átomo exótico. Esses átomos geralmente têm vida útil muito curta e fornecem excelentes ferramentas para estudar as propriedades da partícula de reposição e procurar fenômenos físicos não previstos pelo Modelo Padrão .
"As medições espectroscópicas a laser de átomos exóticos contendo mésons podem ser usadas para determinar com alta precisão a massa e outras propriedades dos mésons constituintes, bem como para estabelecer limites para possíveis novas forças envolvendo mésons", diz Masaki Hori, co-porta-voz da ASACUSA. “Para o méson usado neste estudo, um dos mais leves, talvez possamos determinar sua massa com uma precisão de menos de uma parte em cem milhões. Isso seria 100 vezes mais preciso do que o alcançado até agora e permitiria uma comparação precisa com a previsão do Modelo Padrão. ”
O novo átomo verificado pelo experimento consiste em um núcleo a partir de um isótopo de hélio (hélio-4), um elétron e um pion carregado negativamente em um estado energético elevado. Sua vida útil é mil vezes maior que a de qualquer outro átomo contendo um pion. Para produzir esses átomos, a equipe pegou piões carregados negativamente fornecidos pela instalação de ciclotron de anel 590 MeV da PSI - a fonte mais intensa do mundo - e os concentrou usando um ímã em um alvo contendo hélio superfluido (superfluidos são fluidos que fluem sem resistência) ) Tanto o alvo quanto o ímã foram fabricados no CERN e levados ao PSI para este estudo.
Em seguida, para confirmar que os átomos foram realmente criados e estudar como eles absorvem e ressoam com a luz, os pesquisadores dispararam luz laser de várias frequências no alvo e procuraram por exemplos em que os píons fizeram um salto quântico entre diferentes níveis de energia. seus átomos hospedeiros.
Após algumas tentativas e erros de reprodução com diferentes frequências de laser, os pesquisadores conseguiram identificar um salto específico. Previa-se que esse salto resultasse na absorção do pion pelo núcleo de hélio e na subsequente quebra deste em um próton, um nêutron e uma partícula composta composta de um próton e um nêutron. Os pesquisadores detectaram esses fragmentos usando uma variedade de detectores de partículas que também foram fabricados no CERN e levados ao PSI, confirmando assim que os píons realmente deram o salto.
O próximo passo na agenda dos pesquisadores é melhorar a precisão com a qual o salto foi identificado e procurar outros saltos, com o objetivo de usá-los para medir a massa dos píons e testar o Modelo Padrão.
Mais estudos poderiam ser usados para testar o Modelo Padrão da física de partículas
Fonte: CERN / 17-05-2020
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HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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