CIENTISTAS PORTUGUESES MEDEM COM PRECISÃO INÉDITA O RAIO NUCLEAR DO HÉLIO-3

Uma equipa internacional de investigadores, com participação de cientistas da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), da Universidade NOVA de Lisboa (UNL) e da Universidade de Aveiro (UA), conseguiu medir com precisão inédita o raio nuclear do hélio-3. O feito científico, publicado sexta-feira na prestigiada revista Science, representa um importante teste às teorias da física atómica e da eletrodinâmica quântica.

Segundo nota de imprensa divulgada pela FCTUC, a experiência decorreu no Paul Scherrer Institut (PSI), na Suíça, a única instalação mundial com capacidade para gerar muões negativos lentos em quantidade suficiente para este tipo de investigação. A colaboração internacional CREMA (Charge Radius Experiment with Muonic Atoms) substituiu os eletrões do átomo de hélio-3 por muões — partículas subatómicas cerca de 200 vezes mais pesadas — formando o chamado hélio-3 muónico.

Esta configuração especial permitiu aos investigadores determinar o raio de carga nuclear do hélio-3 com uma precisão sem precedentes: 1,97007 fentómetros (um fentómetro equivale a mil biliões de vezes menos que um metro). O uso de um sistema laser de alta precisão foi essencial para identificar a frequência exacta de transição energética do muão, que origina a emissão de raios X — dados cruciais para o cálculo do raio nuclear.

A equipa portuguesa teve um papel determinante em vários aspetos da experiência, incluindo o desenvolvimento dos sistemas de deteção de raios X, o controlo experimental e os cálculos teóricos associados. Participaram no total dez investigadores nacionais, cinco da FCTUC (Luís Fernandes, Fernando Amaro, Cristina Monteiro, Andréa Gouvêa e Joaquim Santos), três da UNL (Jorge Machado, Pedro Amaro e José Paulo Santos) e dois da UA (Daniel Covita e João Veloso).

Os dados obtidos têm implicações profundas na física fundamental. “Contribuem para a modelação teórica da estrutura nuclear e são fundamentais para testar a eletrodinâmica quântica em sistemas ligados, como os átomos”, lê-se na nota da FCTUC. Além disso, estes valores de referência são cruciais para validar modelos nucleares baseados em princípios fundamentais da física.

O artigo científico, intitulado “The helion charge radius from laser spectroscopy of muonic helium-3 ions“, pode ser consultado online e insere-se num conjunto de investigações que a colaboração CREMA continuará a desenvolver, incluindo novas medições com hidrogénio muónico e o estudo da estrutura hiperfina de átomos muónicos, com o objetivo de expandir ainda mais os limites do conhecimento sobre a matéria e as suas interações fundamentais.