Físicos nucleares fazem as primeiras medições precisas de monofluoreto de rádio

Usando lasers com frequência sintonizada com precisão, λ, os físicos controlam estados rotacionais de moléculas de monofluoreto de rádio e excitam níveis rotacionais específicos, caracterizados pelo número quântico, J. Essas excitações se manifestam como picos espectrais nítidos. Crédito:Silviu-Marian Udrescu.

Pela primeira vez, os físicos nucleares fizeram medições precisas de uma molécula radioativa de vida curta, o monofluoreto de rádio (RaF). Em seu estudo publicado na revista Nature Physics , os pesquisadores combinaram técnicas de captura de íons com sistemas de laser especializados para medir os detalhes da estrutura quântica do RaF.

Esta abordagem permitiu a caracterização dos níveis de energia rotacional desta molécula, bem como a determinação do seu esquema de resfriamento a laser. O resfriamento a laser é um método que usa luz laser para desacelerar e capturar átomos e moléculas. Esses resultados representam um passo fundamental para experimentos futuros com o objetivo de resfriar a laser e capturar moléculas RaF.

Os cientistas previram que as moléculas que contêm núcleos pesados em forma de pêra, como o rádio, são altamente sensíveis às propriedades eletrofracas nucleares e à física além do Modelo Padrão. Isso inclui fenômenos que violam a paridade e a simetria de reversão de tempo. A violação da reversão do tempo, além das restrições atuais, é uma condição essencial para explicar a assimetria matéria-antimatéria do universo. Os novos resultados fornecem aos pesquisadores uma caracterização detalhada da estrutura quântica do RaF, abrindo o uso desta molécula em experimentos futuros que visam a busca por tais efeitos.

Moléculas radioativas contendo núcleos deformados octupolo, como o rádio (Ra), prometem ser sistemas quânticos excepcionais para uso em estudos das partículas e forças fundamentais da natureza. A forma única em forma de pêra do núcleo do rádio, combinada com a estrutura do nível de energia de uma molécula polar, pode levar a uma maior sensibilidade às propriedades nucleares que violam a simetria de mais de cinco ordens de grandeza em comparação com átomos estáveis.

Os pesquisadores - físicos nucleares do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e colaboradores - investigaram espectroscopicamente a estrutura detalhada de RaF, realizando o trabalho no experimento de Espectroscopia de Ionização por Ressonância Collinear (CRIS) no Isotope Separator On Line Device Radioactive Ion Beam Facility da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (ISOLDE—CERN).

O método dos pesquisadores permitiu mapear, com alta sensibilidade, os níveis de energia do RaF, determinando um esquema de resfriamento a laser para desacelerar e aprisionar essa molécula. Os cientistas estão desenvolvendo rapidamente métodos para controlar e interrogar moléculas ultrafrias. Estes métodos, combinados com as novas capacidades das instalações de feixes radioativos para produzir grandes quantidades de moléculas radioativas, como o CERN (Suíça) e o FRIB (EUA), estão abrindo uma nova fronteira na exploração de núcleos atômicos e na violação das simetrias fundamentais. da natureza.

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