Uma equipe de pesquisa internacional conduziu com sucesso medições espectroscópicas de raios X ultraprecisas de urânio semelhante ao hélio. A equipe, que inclui pesquisadores da Universidade Friedrich Schiller Jena e do Instituto Helmholtz Jena (ambos na Alemanha), obteve resultados que demonstram seu sucesso em desembaraçar e testar separadamente efeitos eletrodinâmicos quânticos de um elétron, dois loops e dois elétrons para Coulomb extremamente forte. campos dos núcleos mais pesados ​​pela primeira vez.



Os pesquisadores já publicaram seus resultados na revista Nature .

O artigo publicado detalha a investigação básica sobre a antiga questão do que mantém o nosso mundo unido ao nível mais íntimo. Robert Lötzsch, físico experimental do Instituto de Óptica e Eletrônica Quântica da Universidade de Jena, diz que a parte especial deste projeto é que as medições foram realizadas nos átomos estáveis ​​mais pesados.

“Ao medir um átomo de hidrogênio, que tem o número atômico um, podemos medir com precisão as transições dos elétrons até 13 casas decimais”, diz o Dr. Ele explica que para o urânio, que tem número atômico 92, foram feitas medições precisas com cinco casas decimais.

A medição se concentra na transição entre diferentes órbitas. As experiências decorreram no anel de armazenamento experimental GSI/FAIR em Darmstadt – um complexo acelerador de partículas utilizado por vários países europeus. Grupos de estudo da Polónia, França, Portugal e Alemanha estiveram envolvidos nas medições recentes sob a liderança de Martino Trassinelli e Robert Lötzsch. O complexo de Darmstadt inclui um anel de armazenamento de íons com uma circunferência de mais de 100 metros e um acelerador a montante que se estende por mais de um quilômetro.

Lötzsch descreve o experimento da seguinte forma:Primeiro, são produzidos íons livres. Para conseguir isso, o urânio é vaporizado e depois enormemente acelerado a cerca de 40% da velocidade da luz. O material resultante é então alimentado através de um filme especial, perdendo elétrons no processo. Os elétrons acelerados são então guiados para um anel de armazenamento, onde correm em uma trajetória circular.

“As partículas passam pelos nossos espectrômetros até 50 milhões de vezes por segundo e, ocasionalmente, há uma transição eletrônica que podemos medir usando um espectrômetro”, diz Lötzsch. O espectrômetro especial de cristal de Bragg usado no experimento foi construído em Jena.

O cristal especificamente dobrado desenvolvido em Jena

O eixo do espectrômetro, explica Lötzsch, é um cristal especificamente dobrado feito do elemento germânio. “Este cristal é tão fino quanto uma folha de papel e é guardado em um molde de vidro especial”, diz Lötzsch. Esta técnica requer conhecimentos consideráveis ​​e foi desenvolvida em Jena. A pesquisa sobre o desenvolvimento de tais dispositivos de medição está em andamento há mais de 30 anos.

Os resultados publicados pelo grupo de investigação são o resultado de uma experiência realizada em 2021. Os testes decorreram durante três semanas durante a Páscoa, em condições complicadas pela pandemia da COVID-19. No entanto, Lötzsch acredita que os resultados valem o esforço.

Ele explica:“Testamos com sucesso se nossa compreensão teórica também se aplica a esse nicho exótico de materiais”. Os resultados, diz ele, ajudarão, portanto, a aprofundar a nossa compreensão sobre o que “mantém o mundo unido nos níveis mais íntimos”.

Mais informações: R. Loetzsch et al, Testando eletrodinâmica quântica em campos extremos usando urânio semelhante ao hélio, Natureza (2024). DOI:10.1038/s41586-023-06910-y
Informações do diário: Natureza

Fornecido pela Universidade Friedrich Schiller de Jena