Gracias a los investigadores de la Universidad de Queensland, ahora conocemos con mucha mayor certeza los momentos magnéticos nucleares de los átomos de francio.

Dr. Ben Roberts, becario de investigación postdoctoral en la Facultad de Matemáticas y Física de la UQ, dijo que el momento magnético nuclear es una propiedad fundamental de los átomos, y conocer su valor con precisión es importante cuando se prueban las teorías físicas fundamentales.

"Pero como el francio es radiactivo, las técnicas estándar para determinar los momentos magnéticos nucleares no se pueden aplicar fácilmente, "Dijo el Dr. Roberts.

"Usando nuevos métodos, pudimos calcular momentos con incertidumbres cuatro veces más pequeñas que los mejores valores anteriores.

"Toma francio-211, por ejemplo:se determinó previamente que su momento magnético nuclear estaba en el rango de 3.92 a 4.08 (en la unidad natural para expresar estos momentos).

"Nuestros cálculos ahora muestran que está entre 3,90 y 3,94".

Puede que esto no parezca una gran diferencia, pero la Dra. Jacinda Ginges, un ARC Future Fellow en UQ e investigador asociado en el ARC Center of Excellence for Engineered Quantum Systems (EQUS), Dijo que cuando hablas de física atómica, pequeñas diferencias pueden tener un gran efecto, por lo que reducir el rango de valores posibles es un gran problema.

"Nuestra comprensión actual de las partículas fundamentales que componen el Universo y sus interacciones se basa en el modelo estándar de física de partículas, pero también sabemos que este modelo está incompleto, hay algunas cosas que no puede explicar, "Dijo el Dr. Ginges.

"Necesitamos valores precisos para los momentos magnéticos nucleares para poder probar la validez de nuestros modelos atómicos, que a su vez son realmente importantes para probar el modelo estándar de física de partículas.

"Combinando experimentos de precisión en átomos con teoría atómica de alta precisión, obtenemos una forma poderosa de buscar nueva física ".

La mejora en la precisión fue el resultado de cálculos muy precisos de la estructura hiperfina del francio (las pequeñas diferencias en los niveles de energía atómica causadas por su momento magnético nuclear) y modelos más precisos de efectos nucleares.

"Las determinaciones anteriores suponían que el núcleo de un átomo de francio era como una bola con magnetización uniforme, pero en nuestro cálculo asumimos un modelo más realista que permitía que la magnetización variara dentro del núcleo, "Dijo el Dr. Roberts.

"El efecto de la magnetización no uniforme (conocido como efecto Bohr-Weisskopf) es especialmente grande en el francio, así que al tener esto en cuenta con precisión, pudimos determinar sus momentos magnéticos nucleares con mucha más precisión ".

"Nuestros resultados ahora se pueden utilizar para comparar la teoría atómica, que ayudará a interpretar los experimentos que se están llevando a cabo actualmente en la instalación nacional de física nuclear y de partículas de Canadá, TRIUMF, "Dijo el Dr. Ginges.

"También muestran lo importante que es modelar con precisión los efectos nucleares, y tendrá implicaciones para experimentos de precisión pasados ​​y futuros con átomos pesados ​​".

Los resultados se publican en Cartas de revisión física .