O primeiro estudo espectroscópico do monofluoreto de rádio sugere que a molécula radioativa poderia ser usada para realizar testes de alta precisão do Modelo Padrão da física de partículas. O estudo foi realizado por uma equipe internacional de físicos trabalhando no laboratório ISOLDE do CERN e poderia levar a um novo limite superior no momento do dipolo elétrico do elétron – o que poderia ajudar a explicar por que há muito mais matéria do que antimatéria no universo.
A espectroscopia atômica e molecular permite que os físicos façam medições extremamente precisas de algumas propriedades fundamentais de elétrons e núcleos. Como resultado, a espectroscopia oferece uma maneira de determinar se uma partícula como o elétron está em conformidade com o Modelo Padrão da física de partículas.
O monofluoreto de rádio é uma molécula de particular interesse para os físicos, porque em certas versões isotópicas da molécula, o núcleo do rádio é profundamente assimétrico – tendo uma distribuição de massa em forma de pêra. Isso, e a alta massa de rádio, significa que é ideal para o estudo das propriedades fundamentais dos elétrons ligados – incluindo se o elétron tem um momento de dipolo elétrico apreciável.
Simetria de reversão de tempo
É sabido que o elétron tem um momento dipolar magnético, que é o resultado do “spin” da partícula, ou momento angular intrínseco. No entanto, a simetria de inversão de tempo – um princípio da versão mais simples do Modelo Padrão – proíbe que o elétron também tenha um momento de dipolo elétrico.
Enquanto versões mais complicadas do Modelo Padrão permitem que o elétron tenha um momento dipolo elétrico extremamente pequeno, medir um valor substancialmente mais alto pode apontar para uma nova física além do Modelo Padrão. Isso seria de grande interesse para os cosmólogos, pois revelaria uma quebra de simetria fundamental no universo primitivo que poderia explicar por que há muito mais matéria do que antimatéria no cosmos.
As moléculas de monofluoreto de rádio de vida curta foram criadas no ISOLDE, que produz feixes de partículas radioativas exóticas que podem ser ionizadas e aprisionadas em campos eletromagnéticos para estudos adicionais. A equipe usou o instrumento de espectroscopia de ionização por ressonância colinear (CRIS) no ISOLDE, que lhes permitiu estudar quantidades muito baixas de partículas com alta precisão.
Moléculas de vida curta
Os resultados fornecem as primeiras informações espectroscópicas do monofluoreto de rádio, incluindo isotopólogos – moléculas que diferem apenas em sua composição isotópica – compostas por isótopos de rádio com meia-vida tão curta quanto alguns dias.
Escrevendo na Nature, o físico nuclear Ronald Garcia Ruiz e colegas descrevem como determinaram que as moléculas têm níveis de energia que devem permitir que sejam resfriados a laser a temperaturas acima do zero absoluto. Essa é uma condição necessária para permitir as medições de precisão extremamente alta necessárias para encontrar desvios do modelo padrão. Garcia Ruiz, que trabalha no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e no CERN, está atualmente estabelecendo uma nova colaboração entre o MIT e o ISOLDE, para reacender a busca para medir o momento do dipolo elétrico do elétron.
“Queremos diminuir ainda mais a distância entre nossas medidas mais sensíveis e o valor teórico previsto do momento dipolar”, diz Gerda Neyens, física nuclear do KU Leuven na Bélgica e chefe de pesquisa do ISOLDE. “O valor no modelo padrão é extremamente pequeno e está fora do intervalo experimental atual. Mas, ao concluir, já podemos nos basear em certas teorias que prevêem valores muito maiores.”
Publicado em 06/06/2020 09h25
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