Graças aos pesquisadores da Universidade de Queensland, agora conhecemos com muito mais certeza os momentos magnéticos nucleares dos átomos de frâncio.

Dr. Ben Roberts, um pesquisador de pós-doutorado na Escola de Matemática e Física da UQ, disse que o momento magnético nuclear é uma propriedade fundamental dos átomos, e saber seu valor com precisão é importante ao testar teorias da física fundamentais.

"Mas porque o frâncio é radioativo, as técnicas padrão para determinar os momentos magnéticos nucleares não podem ser facilmente aplicadas, "Dr. Roberts disse.

"Usando novos métodos, fomos capazes de calcular momentos com incertezas quatro vezes menores do que os melhores valores anteriores.

"Pegue o frâncio-211, por exemplo:seu momento magnético nuclear foi previamente determinado como estando na faixa de 3,92 a 4,08 (na unidade natural para expressar esses momentos).

"Nossos cálculos agora mostram que está entre 3,90 e 3,94."

Isso pode não parecer uma grande diferença, mas Dra. Jacinda Ginges, um ARC Future Fellow na UQ e Investigador Associado no Centro de Excelência para Sistemas Quânticos Projetados (EQUS) da ARC, disse que quando você está falando sobre física atômica, pequenas diferenças podem ter um grande efeito, então, estreitar a gama de valores possíveis é um grande negócio.

"Nosso entendimento atual das partículas fundamentais que compõem o Universo e suas interações se baseia no modelo padrão da física de partículas, mas também sabemos que este modelo está incompleto, tem algumas coisas que não pode explicar, "Dr. Ginges disse.

"Precisamos de valores precisos para os momentos magnéticos nucleares para poder testar a validade de nossos modelos atômicos, que, por sua vez, são realmente importantes para testar o modelo padrão da física de partículas.

"Ao combinar experimentos de precisão em átomos com a teoria atômica de alta precisão, obtemos uma maneira poderosa de pesquisar novas físicas. "

A melhoria na precisão foi o resultado de cálculos muito precisos da estrutura hiperfina do frâncio - as pequenas diferenças nos níveis de energia atômica causadas por seu momento magnético nuclear - e modelos mais precisos de efeitos nucleares.

"Determinações anteriores assumiam que o núcleo de um átomo de frâncio era como uma bola com magnetização uniforme, mas em nosso cálculo assumimos um modelo mais realista que permitia que a magnetização variasse dentro do núcleo, "Dr. Roberts disse.

"O efeito da magnetização não uniforme (conhecido como efeito Bohr-Weisskopf) é especialmente grande no frâncio, portanto, levando isso em conta com precisão, fomos capazes de determinar seus momentos magnéticos nucleares com muito mais precisão. "

"Nossos resultados agora podem ser usados ​​para avaliar a teoria atômica, que ajudará a interpretar os experimentos atualmente em andamento na instalação nacional de física nuclear e de partículas do Canadá, TRIUMF, "Dr. Ginges disse.

"Eles também mostram como é importante modelar com precisão os efeitos nucleares, e terá implicações para experimentos de precisão passados ​​e futuros com átomos pesados. "

Os resultados são publicados em Cartas de revisão física .