Uma equipe internacional de investigadores, entre os quais cientistas das universidades de Aveiro, de Coimbra e Nova de Lisboa, mediu o raio do núcleo atômico do hélio com “um nível de precisão sem precedentes”, foi anunciado nesta quinta-feira.
Utilizando muóns (“partículas semelhantes aos elétronse cerca de 200 vezes mais pesadas”), as experiências foram realizadas no Paul Scherrer Institut (PSI), na Suíça, que é “o único centro de investigação do mundo capaz de produzir uma quantidade suficiente de muónspara esta investigação”, indica a Universidade de Coimbra (UC), numa nota divulgada hoje.
Depois do hidrogênio, o hélio é o segundo elemento mais abundante no universo, sublinha a UC.
“Cerca de um quarto dos núcleos atômicos que se formaram nos primeiros minutos após o Big Bang eram núcleos de hélio. Eles são constituídos por quatro blocos de construção: dois prótons e dois nêutrons”.
Do ponto de vista da física fundamental, é “crucial conhecer as propriedades do núcleo do hélio para, entre outros, entender os processos de outros núcleos atómicos que são mais pesados do que o hélio”, sustenta a UC, no mesmo comunicado.
“Tal como tinha acontecido com o próton, o conhecimento prévio sobre o núcleo de hélio provém de experiências com elétrons“.
Esta colaboração, destaca a UC, “desenvolveu um novo método para a medição, utilizando muónsem vez de elétrons, o que permitiu determinar o tamanho do núcleo do hélio com uma precisão cerca de cinco vezes superior à das anteriores medições”.
De acordo com os resultados obtidos, o designado “raio de carga médio do núcleo do hélio é 1,67824 fentômetros“, refere a UC, adiantando que “há mil biliões de fentômetros num metro”.
O estudo contou com a colaboração de 40 cientistas, provenientes da Alemanha (entre os quais T. W. Hänsch, prémio Nobel da Física de 2005), Suíça, França, Taiwan e Portugal.
Cinco investigadores são da Universidade de Coimbra (Luís Fernandes, Fernando Amaro, Cristina Monteiro, Andreia Gouvea e Joaquim Santos, o coordenador), três da Universidade Nova de Lisboa (Jorge Machado, Pedro Amaro e José Paulo Santos, o coordenador) e dois da Universidade de Aveiro (Daniel Covita e João Veloso, o coordenador).
De acordo com a UC, a equipa portuguesa deu uma contribuição decisiva para o sistema de deteção dos raios-X emitidos pelos átomos muônicos, para o sistema de controlo e monitorização da experiência, e para a teoria.
Esta colaboração internacional já tinha medido o raio do protão em 2010, utilizando a mesma abordagem. Nessa altura, o valor medido diferia do obtido por outros métodos de medição que utilizavam eletróns.
“Desta vez, não há contradição entre o novo valor mais preciso e as medições efetuadas com os outros métodos”, salienta a UC, notando que “a medição deste trabalho pode ser utilizada em vários contextos”.
As medições do hélio muônico também podem ser comparadas com as que são obtidas em experiências em que são utilizados átomos e iões “normais”.
A medição agora alcançada resulta de “20 anos de colaboração comprovada entre institutos de renome internacional”, incluindo PSI, ETH Zurich, o Instituto Max Planck de Ótica Quântica, em Garching, o Institut für Strahlwerkzeuge da Universidade de Stuttgart e o PRISMA + Cluster de Excelência na Universidade Johannes Gutenberg de Mainz, bem como o Laboratório Kastler–Brossel, em Paris, e as universidades de Coimbra, de Aveiro e Nova de Lisboa, em Portugal, e Nacional Tsing Hua, no Taiwan.
O trabalho foi financiado pelo European Research Council, pela Swiss National Science Foundation, German Research Foundation e Fundação para a Ciência e a Tecnologia, entre outras entidades.
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