Espectroscopia nuclear: revolução na medição de constantes fundamentais com alta precisão

São PauloFísicos da UCLA fizeram um grande avanço em espectroscopia nuclear. Utilizando luz laser para excitar o núcleo de um átomo, eles podem transformar a forma como medimos o tempo, a gravidade e outras áreas. Esse avanço pode aumentar consideravelmente a precisão das medições. Aqui estão os principais pontos:

• Átomos de tório foram incorporados em um cristal transparente rico em flúor.
• Lasers foram utilizados para excitar o núcleo do tório.
• Esse método reduz a interferência dos elétrons, permitindo medições precisas.

Utilizar o núcleo do átomo pode aprimorar a precisão dos relógios. Os relógios atômicos atuais dependem dos elétrons, que podem ser influenciados pelo ambiente, limitando sua exatidão. Já os nêutrons e prótons no núcleo são menos afetados pelas condições externas. Portanto, relógios nucleares poderiam ser os aparelhos de medição de tempo mais precisos disponíveis.

Eric Hudson, professor na UCLA, liderou um projeto que durou 15 anos. Sua equipe conseguiu fazer com que nêutrons em núcleos de tório-229 respondessem à luz laser. Os elétrons no cristal se ligaram fortemente ao flúor, permitindo que luz de baixa energia alcançasse o núcleo. Isso permitiu que os núcleos de tório absorvessem e reemitissem fótons, possibilitando medições precisas.

Indícios da astronomia sugerem que valores como a constante de estrutura fina podem variar. Essa constante determina a força das forças que mantém os átomos unidos. Se ela mudar, nossas leis fundamentais da natureza também podem se alterar. Medições mais precisas podem revelar essa variação. A equipe de Hudson pretende testar essas possíveis mudanças.

A tecnologia também possui aplicações práticas:

• Avanços na tecnologia de GPS e telefonia móvel.
• Sistemas de navegação e comunicação mais precisos.
• Relógios atômicos menores e mais portáteis.

Relógios atômicos atualmente são volumosos e exigem equipamentos especiais, como câmaras de vácuo e sistemas de resfriamento. Um relógio nuclear com tório seria menor e mais preciso.

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A Fundação Nacional da Ciência dos EUA financiou essa pesquisa. Denise Caldwell destacou que a medição precisa de constantes resultou em avanços tecnológicos significativos. Essa técnica baseada no núcleo é capaz de medir constantes com tanta precisão que seus valores parecem variar.

A nova espectroscopia nuclear pode ajudar os cientistas a descobrir novas características dos átomos, permitindo observar como eles interagem com a energia e seu ambiente. Isso auxiliará na testagem de teorias básicas sobre matéria, energia e as leis do universo.

A equipe de Hudson descobriu que com ferramentas de medição mais precisas, poderíamos observar diferentes constantes. A pesquisa deles aprimora essas medições precisas e pode levar a novas descobertas científicas.

Cientistas incorporaram átomos de tório-229 em um cristal e utilizaram um laser para excitar o núcleo. Essa conquista é crucial, pois oferece o teste mais sensível para verificar se as constantes fundamentais permanecem inalteradas. Este método tem o potencial de revolucionar a forma como medimos essas constantes no universo.

Esse método direto cria novas oportunidades. Estudos futuros podem explorar os desconhecidos significativos do universo. Há muitas possibilidades empolgantes.