p Uma colaboração de pesquisa internacional liderada pelo cientista VU Jeroen Koelemeij desenvolveu um novo método para medir frequências vibracionais no íon de hidrogênio molecular com precisão quatrocentas vezes maior do que antes. Os resultados melhoram a compreensão das leis fundamentais da física e das partículas, como o próton - tópicos que recentemente têm sido objeto de debate. Os resultados do estudo foram publicados em Ciência Semana Anterior. p A colaboração de pesquisa estudou a frequência vibracional da molécula mais simples da natureza, o íon de hidrogênio molecular (HD +). Jeroen Koelemeij, autor sênior do relatório em Ciência , diz, "Essa frequência depende de dois aspectos. O primeiro é a massa das partículas nucleares - o próton e o deutério - e a massa do elétron. Para aqueles, usamos valores de referência obtidos com métodos de medição preexistentes. Contudo, estes têm estado em debate, uma vez que alguns valores muito recentes foram encontrados em desacordo significativo com os valores de referência mais antigos. O segundo aspecto é a interação entre as duas partículas nucleares e o elétron. Isso pode ser descrito usando eletrodinâmica quântica, uma teoria que previu com sucesso o comportamento de elétrons individuais e do átomo de hidrogênio (uma partícula nuclear mais um elétron), e que está em excelente acordo com as observações experimentais. A questão agora é se a eletrodinâmica quântica funciona tão bem para sistemas mais complexos como as moléculas. "

p Teoria e experimento confirmam desvios anteriores

p O novo método, desenvolvido por Koelemeij e colegas de trabalho da LaserLaB Vrije Universiteit com ajuda financeira da organização holandesa NWO, faz uso de uma armadilha de íons dentro de uma câmara de vácuo. Cerca de 100 íons HD + são armazenados nesta armadilha, e resfriado usando lasers a um milésimo de grau acima do zero absoluto (-273,15 graus Celsius). Uma vibração molecular muito pura é posteriormente excitada usando outros lasers construídos para esse fim, e sua frequência medida.

p A frequência vibracional medida experimentalmente é comparada com o valor teórico conforme previsto pela eletrodinâmica quântica, calculado por físicos franceses e russos. A teoria e o experimento estão de acordo, permitindo assim aos pesquisadores inferir a razão de massa próton-elétron, uma quantidade amplamente utilizada em física e química, com precisão sem precedentes.

p Koelemeij diz, "Além de ser muito preciso, nossos resultados confirmam as medições recentes de desvio da massa do próton e do raio do próton. Este é o grande valor do nosso trabalho:ele mostra que as propriedades do próton, quando está dentro de uma molécula, são tão "anômalos" quanto os encontrados recentemente para prótons únicos e prótons dentro dos átomos. A origem da anomalia, portanto, parece estar nas medições mais antigas. Além disso, o acordo entre teoria e experimento anuncia outro triunfo para a eletrodinâmica quântica, que acaba sendo válido para moléculas, também."

p Possível quinta força

p Koelemeij acredita que o novo método pode levar a mais insights:"A física está se aproximando de um ponto de inflexão na história. Durante a maior parte do século passado, observações experimentais e astronômicas sempre podem ser explicadas pela teoria da relatividade de Einstein, ou o modelo padrão de física de partículas e campos. Mas nas últimas quatro décadas, evidências crescentes sugerem que 95% do nosso universo consiste em matéria escura e energia escura. Ninguém sabe do que são feitos. "

p Especula-se que a matéria escura e a energia estão relacionadas com partículas ainda não descobertas e 'quintas forças' da natureza, o que também pode influenciar as vibrações do HD +. Estudos mais precisos podem detectar isso como um desvio entre a teoria e o experimento. Koelemeij diz, "Nosso experimento atual não revelou essa discrepância. No entanto, podemos usar nossos resultados para colocar um limite superior mais rigoroso para a força da força, e a massa de partículas não descobertas. "

p Koelemeij e seus colegas de trabalho estão contemplando experimentos mais precisos:"É como um jogo de Mastermind. Você cutuca as moléculas com uma determinada cor de luz laser, e examine as informações que as moléculas lhe devolvem. Então você tenta novamente com outra cor, e novamente - até que você tenha coletado todas as informações necessárias para quebrar o código da natureza. "