Os físicos criaram uma nova maneira de observar detalhes sobre a estrutura e a composição dos materiais, aprimorada em relação aos métodos anteriores. A espectroscopia convencional muda a frequência da luz que brilha em uma amostra ao longo do tempo para revelar detalhes sobre ela. A nova técnica, Espectroscopia de oscilação Rabi, não precisa explorar uma ampla faixa de frequência, portanto, pode operar muito mais rapidamente. Este método poderia ser usado para interrogar nossas melhores teorias da matéria, a fim de formar uma melhor compreensão do universo material.

Embora não possamos vê-los a olho nu, todos conhecemos os átomos que constituem a matéria. Coleções de prótons positivos, nêutrons neutros e elétrons negativos dão origem a toda a matéria com a qual interagimos. Contudo, existem formas mais exóticas de matéria, incluindo átomos exóticos, que não são feitos desses três componentes básicos. Muonium, por exemplo, é como hidrogênio, que normalmente tem um elétron em órbita em torno de um próton, mas tem uma partícula de múon carregada positivamente no lugar do próton.

Os múons são importantes na física de ponta, pois permitem que os físicos testem nossas melhores teorias sobre a matéria, como a eletrodinâmica quântica ou o modelo padrão, com precisão extremamente alta. Isso por si só é importante, como apenas quando uma teoria robusta é levada ao seu extremo, podem começar a se formar rachaduras que podem indicar onde novas, são necessárias teorias mais completas e até mesmo quais poderiam ser. É por isso que o estudo do muônio é de grande interesse para a comunidade física, mas até agora, evitou observação detalhada.

"Muônio é um átomo de vida muito curta, por isso é importante fazer observações rápidas com o máximo de potência possível, a fim de obter o melhor sinal do tempo de observação limitado, "disse o professor associado Hiroyuki A.Torii da Escola de Graduação em Ciências da Universidade de Tóquio." Os métodos espectroscópicos convencionais requerem observações repetidas em uma gama de frequências para encontrar a frequência chave específica que estamos procurando, conhecida como frequência de ressonância, e isso leva tempo. "

Então, Torii e sua equipe desenvolveram um novo tipo de método espectroscópico que faz uso de um efeito físico bem conhecido conhecido como oscilação de Rabi. A espectroscopia de oscilação Rabi não precisa procurar sinais de frequência para transmitir informações sobre um átomo. Em vez de, olha para o sensor bruto, ou domínio do tempo, dados em um período de tempo mais curto e fornece informações com base nisso. Este novo método oferece grandes melhorias em precisão.

"O estudo de átomos exóticos requer conhecimento de física atômica de baixa energia e física de partículas de alta energia. Esta combinação de disciplinas dentro da física sugere que estamos no caminho para uma compreensão mais completa de nosso universo material, "disse Torii." Estou ansioso para ver os físicos usarem a espectroscopia de oscilação Rabi para perscrutar cada vez mais o mundo de átomos exóticos contendo partículas e isótopos incomuns, e outros tipos de matéria criados em aceleradores de partículas ao redor do mundo. "