Matéria exótica está em nossa mira agora
Uma nova maneira de sondar matéria exótica auxilia o estudo da física atômica e das partículas. Este método poderia ser usado para interrogar nossas melhores teorias da matéria, a fim de formar uma melhor compreensão do universo material.
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.
De acordo com um artigo publicado pela SCIENCEDAILY, fisicos uma nova maneira de observar detalhes sobre a estrutura e a composição dos materiais, aprimorada em relação aos métodos anteriores.
Embora não possamos vê-los a olho nu, todos conhecemos os átomos que constituem tudo o que vemos ao nosso redor. Coleções de prótons positivos, nêutrons neutros e elétrons negativos dão origem a toda a matéria com a qual interagimos. No entanto, existem algumas formas mais exóticas de matéria, incluindo átomos exóticos, que não são feitos desses três componentes básicos. O muônio, por exemplo, é como o hidrogênio, que normalmente tem um elétron em órbita ao redor 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, pois somente quando uma teoria robusta é levada a seus extremos é que rachaduras proverbiais podem começar a se formar, o que pode indicar onde teorias novas e mais completas são necessárias e até mesmo quais poderiam ser. É por isso que o estudo do muônio é de grande interesse para a comunidade da física, mas até agora ele escapou de observação detalhada.
“Muônio é um átomo de vida muito curta, por isso é importante fazer observações rápidas com o máximo de potência possível para obter o melhor sinal do tempo de observação limitado”, disse o professor associado Hiroyuki A. Torii da Escola de Graduação de Ciência na Universidade de Tóquio. “Os métodos espectroscópicos convencionais exigem observações repetidas em uma faixa 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 disso, ele olha para o sensor bruto, ou domínio do tempo, os 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 profundamente o mundo de átomos exóticos contendo partículas e isótopos incomuns, e outros tipos de matéria criados em aceleradores de partículas ao redor do mundo.”
Este trabalho foi apoiado pelo número de concessão JSPS KAKENHI japonês JP23244046, JP26247046, JP15H05742, JP17H01133 e JP19K14746