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O aparelho de espectroscopia de ionização por ressonância colinear (CRIS) nas instalações do ISOLDE. (Imagem: CERN)
A maioria dos núcleos atômicos é redonda ou tem o formato de uma bola de rúgbi. Mas descobriu-se que alguns têm um formato mais exótico, semelhante a uma pera, com mais massa em uma extremidade do que na outra.
Em um artigo publicado na revista Science , uma equipe internacional de pesquisadores descreve como uma combinação de cálculos teóricos e medições de uma molécula contendo um núcleo em forma de pera, o monofluoreto de rádio ( 225 Ra 19 F), deu frutos.
Com base em dados coletados na instalação ISOLDE do CERN , a mesma instalação onde o formato incomum desses núcleos foi revelado pela primeira vez, os resultados revelam novos detalhes da estrutura do nível de energia dessas moléculas instáveis.
Os níveis de energia atômica e molecular são como os degraus de uma escada. Mas os degraus se dividem em subníveis mais sutis. Medições precisas dessas pequenas divisões permitem testes importantes do Modelo Padrão da física de partículas, uma vez que são sensíveis a potenciais novas partículas e forças, bem como a imperfeições nas simetrias matemáticas fundamentais da natureza.
Em comparação com átomos e moléculas padrão, moléculas contendo núcleos em forma de pera, como o 225 Ra, oferecem uma maneira mais poderosa de procurar por essa "nova física". O problema é que essas moléculas são instáveis e não são encontradas na natureza, então os pesquisadores precisam primeiro produzi-las em laboratório e depois encontrar maneiras inteligentes de estudá-las antes que desapareçam. Por exemplo, as moléculas de 225 Ra 19 F têm uma vida útil de cerca de 20 dias, já que o núcleo de 225 Ra sofre decaimento radioativo nessa escala de tempo.
Além disso, para isolar potenciais informações de nova física a partir de medições precisas dessas moléculas, os pesquisadores também precisam de cálculos teóricos de ponta para comparar as medições. Esses cálculos, por sua vez, exigem uma compreensão detalhada de como o núcleo em forma de pera influencia os níveis de energia molecular por meio de sua interação com a nuvem de elétrons que atinge o interior do núcleo.
O novo estudo ISOLDE revelou detalhes dessa influência com uma medição da estrutura hiperfina da molécula 225 Ra 19 F. Uma estrutura hiperfina molecular é a divisão extrafina de níveis de energia causada pela interação entre os núcleos da molécula e o campo magnético gerado por seus elétrons.
Para medir a estrutura hiperfina do 225 Ra 19 F, os pesquisadores utilizaram o aparelho de espectroscopia de ionização por ressonância colinear ( CRIS ) da instalação ISOLDE, em uma configuração que envolve três lasers que emitem rajadas curtas e intensas de luz. Combinadas com cálculos de estrutura molecular de última geração, as medições revelaram como o núcleo do 225 Ra influencia os níveis de energia por meio da interação elétron-núcleo dentro do núcleo.
“Observamos o efeito da propagação do magnetismo dentro do núcleo de 225 Ra nos níveis de energia de 225 Ra 19 F, um fenômeno já observado em átomos, mas não em moléculas”, afirma Shane Wilkins, pesquisador líder do estudo ao lado de Silviu Udrescu. “Nossos resultados ajudam a moldar pesquisas futuras que visam usar essas moléculas para testar simetrias fundamentais da natureza e buscar novas físicas”.
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Fonte: CERN / Por Ana Lopes / Publicação 23/10/2025
https://home.cern/news/news/physics/molecules-pear-shaped-atomic-nuclei-bear-fruit
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos de Economia, Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia Climatologia). Participou do curso Astrofísica Geral no nível Georges Lemaître (EAD), concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
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