Breakthrough: raggio di carico elio-3 misurato con precisione come mai prima!

Breakthrough: raggio di carico elio-3 misurato con precisione come mai prima!

Mainz, Deutschland - In uno studio pionieristico, un team di ricerca sotto la direzione del Prof. Dr. Randolf Pohl presso la Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) ha fatto progressi innovativi nella misurazione delle proprietà fondamentali dei nuclei atomici. I risultati di questa indagine, che riguarda la determinazione del raggio di carica dell'elio mionico-3, sono stati pubblicati il ​​23 maggio 2025 sulla rivista Science e raggiungono una precisione che finora è stata finora senza eguali. Gli esperimenti sono stati condotti presso il Paul Scherrer Institute in Svizzera e ottengono un nuovo valore per il raggio di carico dell'elio mionico-3 di 1.97007 ± 0,00097 femtometri, che è quindici rispetto alle misure precedenti.

Helium-3 mionico, che consiste in due protoni e un neutrone, sostituisce i classici elettroni con i Myoni. Questo cambiamento consente misurazioni più precise, poiché i mioni sono più pesanti degli elettroni e aumentano la sovrapposizione della funzione d'onda con il nucleo. Il team di ricerca ha utilizzato la spettroscopia laser pulsata per analizzare varie transizioni all'interno dell'ione di elio mionico e ottenere risultati eccezionali. Questa tecnologia si è già dimostrata nella misurazione di altri idrogeno e deuterio al fine di comprendere meglio la struttura dei nuclei atomici.

precisione e confronto con le misurazioni esistenti

I valori determinati corrispondono alle misurazioni dell'elio normale, che sono state eseguite ad Amsterdam. La differenza nei raggi di carica tra elio-3 e elio-4 potrebbe ora essere determinata esattamente. Questo è un passo cruciale per migliorare la nostra conoscenza delle strutture di base e la determinazione delle costanti naturali fondamentali. In futuro, il team di ricerca prevede di analizzare ulteriori nuclei atomici dal litio al neon con nuovi rilevatori di raggi X.

Gli eccellenti risultati non sono solo il risultato del lavoro sperimentale, ma anche il risultato di una stretta cooperazione nel cluster di eccellenza PRISM+. Le basi teoriche sono state realizzate da un gruppo di rinomati scienziati, tra cui il Prof. Dr. Sonia Bacca, il Prof. Dr. Marc Vanderhaighen e il Dr. Franziska Hagelstein, si sono sviluppati.

significato dei risultati

La conoscenza acquisita è di fondamentale importanza non solo per la ricerca di base, ma anche per la scoperta di nuovi fenomeni fisici. Un raggio più preciso potrebbe avere un impatto sulle teorie esistenti sulla struttura centrale e mostra la necessità di mettere al test i modelli esistenti. Il valore attuale per il raggio di carica dell'elion funge anche da punto di riferimento per le teorie con alcuni nucleoni e apre nuove opportunità per test precisi in atomi di $^3 $ e $^3 ioni.

I membri del team della collaborazione CREMA, che include anche Karsten Schuhmann e altri 38 scienziati, hanno pubblicato l'input di studio il 19 maggio 2023 con una revisione finale il 25 giugno 2023. Nei loro risultati sono stati determinati valori impressionanti per il turno di Lamb e la divisione della struttura iperfina, che fornisce importanti informazioni sulla struttura nucleare.

Negli ultimi anni, la discrepanza tra raggi di carico mionico ed elettronico, come è stato anche trovato in idrogeno, è stata sempre più esaminata. Questi cosiddetti "puzzle del raggio di protone" sono stati rafforzati dalla ricerca sull'elio mionico-3, poiché le misurazioni indicano una deviazione piccola ma significativa. Il team di ricerca spera di ottenere ulteriori risposte attraverso la spettroscopia laser degli atomi mionici e di mettere in discussione le teorie esistenti nella fisica delle particelle.

La ricerca è finanziata dalla German Research Foundation come parte del Collaborative Research Center 1660 presso la JGU e mostra in modo impressionante come l'interazione tra teoria e esperimento possano mostrare nuovi modi in fisica.

Per ulteriori informazioni sulle misurazioni del raggio di carica di Helium-3, ci riferiamo al rapporto su uni-mainz.de in cui si sono verificati gli esperti in termini di pubblicazioni in termini di pubblicazioni in termini di pubblicazioni. href = "https://arxiv.org/abs/2305.11679>> arxiv.org e una vista generale sull'argomento su mpg.de