Uma constante física, que é de grande importância para a pesquisa básica, agora foi medido novamente, com uma precisão muito maior do que nunca.

Existem alguns valores numéricos que definem as propriedades básicas do nosso universo. Eles são exatamente como são, e ninguém pode dizer por quê. Esses incluem, por exemplo, o valor da velocidade da luz, a massa do elétron, ou as constantes de acoplamento que definem a força das forças da natureza.

Uma dessas constantes de acoplamento, a "constante de acoplamento de vetor axial fraco" (abreviado para gA), agora foi medido com altíssima precisão. Esta constante é necessária para explicar a fusão nuclear no sol, para entender a formação dos elementos logo após o Big Bang, ou para entender experimentos importantes em física de partículas. Com a ajuda de experimentos sofisticados de nêutrons, o valor da constante de acoplamento gA foi agora determinado com uma precisão de 0,04 por cento. O resultado foi agora publicado na revista Cartas de revisão física .

Quando as partículas mudam

Existem quatro forças fundamentais em nosso universo:eletromagnetismo, força nuclear forte e fraca, e gravidade. “Para calcular essas forças, temos que conhecer certos parâmetros que determinam sua força - e especialmente no caso de interação fraca, este é um assunto complicado, "diz o professor Hartmut Abele do Instituto de Física Atômica e Subatômica da TU Wien (Viena). A interação fraca desempenha um papel crucial quando certas partículas são transformadas em outras - por exemplo, quando dois prótons se fundem em um núcleo no sol e um deles se torna um nêutron. Para analisar esses processos, a "constante de acoplamento do vetor axial fraco" gA deve ser conhecida.

Tem havido diferentes tentativas de medir gA. "Para alguns deles, Contudo, foram necessárias correções sistemáticas. Os principais fatores perturbadores podem alterar o resultado em até 30 por cento, "diz Hartmut Abele.

Um princípio de medição diferente chamado PERKEO foi desenvolvido na década de 1980 em Heidelberg pelo Prof. Dirk Dubbers. Hartmut Abele esteve envolvido no trabalho nos detectores PERKEO por muitos anos, ele mesmo desenvolveu "PERKEO 2" como parte de sua dissertação. Ele trabalha junto com seu ex-aluno Prof. Bastian Märkisch da TU Munich e Torsten Soldner do Institut Laue-Langevin em Grenoble para melhorar significativamente a medição. Com "PERKEO 3, "novas medições foram realizadas em Grenoble, ultrapassando de longe todos os experimentos anteriores em termos de precisão.

O detector PEREKO analisa nêutrons, que decaem em prótons e emitem um neutrino e um elétron. "Esta emissão de elétrons não é perfeitamente simétrica, "explica Hartmut Abele." Por um lado, alguns elétrons a mais são emitidos do que o outro - isso depende da direção de rotação do nêutron. "O detector PERKEO usa campos magnéticos fortes para coletar os elétrons em ambas as direções e, em seguida, contá-los. A partir da força da assimetria, ou seja, a diferença no número de elétrons nas duas direções, pode-se então deduzir diretamente o valor da constante de acoplamento gA.

Do Big Bang ao CERN

Em muitas áreas da física moderna, é muito importante saber o valor preciso da constante de acoplamento gA:cerca de um segundo após o big bang, a "nucleossíntese primordial" começou - formando os primeiros elementos. A proporção de elementos criados naquele momento depende (entre outras coisas) do gA. Esses primeiros segundos da nucleossíntese determinam a composição química do universo hoje. Também, o grande mistério da relação entre a matéria escura e a matéria comum está relacionado a essa constante de acoplamento. Último, mas não menos importante, é crucial para aumentar a precisão de experimentos em grande escala, como colisões de partículas no CERN.