Núcleo de helio medido con una precisión récord

 Los valores precisos de las cantidades físicas básicas son fundamentales para la creación de modelos teóricos confiables. Los niveles de energía de los sistemas atómicos similares al hidrógeno se pueden calcular con gran precisión.  A partir de la solución mecánico-cuántica, los cálculos se han refinado a lo largo de los años para incluir los efectos del espín electrónico, relativista y del campo cuántico, así como pequeños cambios de energía asociados con la estructura compleja del núcleo. Estos cambios de energía causados por la estructura nuclear aumentan significativamente en sistemas similares al hidrógeno formados por muones y núcleos, por lo que la espectroscopia de estos iones muónicos se puede utilizar para estudiar la estructura nuclear con mayor precisión. 

 

Un equipo internacional de científicos pudo refinar el valor del radio del núcleo de un átomo de helio, también conocido como partícula α. El tamaño de la partícula α se determinó utilizando átomos de helio en los que un electrón se reemplazó por su primo más pesado, el muón. Este muón desplazó al segundo electrón del átomo con lo que se obtuvo un ion formado por una partícula α y un muón que, a su vez, fue irradiado con un rayo láser. Al acercarse al núcleo, el muón emitió un fotón de rayos X. El radio de carga exacto de la partícula α se obtuvo mediante espectroscopia láser y su valor es igual a 1,67824(83) femtómetros. Este valor  está en excelente acuerdo con el obtenido por dispersión de electrones, pero es 4.8 veces más preciso. El resultado arroja luz sobre un rompecabezas de una década con respecto al radio de los protones y servirá como guía para cálculos futuros.

 

Los resultados fueron publicados en Nature

 

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