doi.org/10.1103/PhysRevC.109.024323
Credibilidade: 999
#Elétron
Físicos nucleares alcançaram uma medida inovadora na polarização de feixes de elétrons usando um polarímetro Compton, reduzindo drasticamente a incerteza no giro (spin) dos elétrons para apenas 0,36%.
Esse avanço não apenas supera recordes anteriores, mas também atinge a precisão necessária para experimentos futuros que visam testar e possivelmente expandir o Modelo Padrão da física de partículas. Esses experimentos buscam explorar os componentes fundamentais da matéria e as forças que interagem entre eles, prometendo aprimorar nossa compreensão sobre a estrutura do universo.
Spin e Polarização dos Elétrons:
O giro (spin), assim como a massa ou a carga elétrica, é uma propriedade fundamental dos elétrons. Quando todos os elétrons giram na mesma direção ao mesmo tempo, diz-se que estão polarizados. Esse conhecimento é essencial para os cientistas que investigam a natureza da matéria em escalas minúsculas, especialmente ao estudar a estrutura de núcleos de átomos pesados, como o chumbo.
Agora, os físicos nucleares mediram a polarização de um feixe de elétrons com mais precisão do que nunca. Eles conseguiram esse feito ao fazer com que a luz laser colidisse com os elétrons e ao detectar os fótons (partículas de luz) que são refletidos. Essa interação é conhecida como efeito Compton.
Avançando o Modelo Padrão
O Modelo Padrão da física de partículas tenta descrever os componentes mais básicos dos átomos, como quarks e glúons, além de três das quatro forças fundamentais: a força forte, a força fraca e a força eletromagnética. Porém, o Modelo Padrão não é completo. É por isso que os cientistas estão planejando novos experimentos para testar essa teoria e, possivelmente, redefinir a descrição do universo. A recente medição de polarização Compton ultrapassou o nível de precisão necessário para esses futuros estudos.
Precisão nas Medições de Polarização:
Ao comparar experimentos com a teoria, é crucial que os cientistas entendam as incertezas que essas comparações revelam. Caso contrário, os testes não teriam valor científico. Em muitos estudos que utilizam feixes de elétrons, o conhecimento sobre o giro das partículas energizadas é a principal fonte de incerteza. Para reduzir essa incerteza, os cientistas do Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) desenvolveram um dispositivo capaz de medir a polarização com precisão inédita.
Avanço na Precisão da Polarização:
Os cientistas usaram o dispositivo, chamado polarímetro Compton, na Sala A do Continuous Electron Beam Accelerator Facility, um centro de pesquisa do Departamento de Energia dos Estados Unidos. O sistema desvia o feixe de elétrons para uma cavidade óptica, onde colide com a luz do laser. Os fótons que o feixe de elétrons derruba são enviados para um detector, que registra os sinais para análise.
O polarímetro Compton foi usado no Experimento de Raio de Cálcio (CREX), que investigou os núcleos de átomos de peso médio para entender sua estrutura. Durante o CREX, a equipe de pesquisa conseguiu reduzir a incerteza do giro dos elétrons energizados para 0,36%. Isso quebrou o recorde anterior de 0,5%, estabelecido em 1995, no SLAC National Accelerator Laboratory, com um feixe de energia muito mais alta. Essa nova medição também ultrapassou o limite de 0,4% necessário para o experimento MOLLER, que medirá a carga fraca de um elétron como um teste do Modelo Padrão.
Publicado em 08/10/2024 23h14
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