Los físicos han creado una nueva forma de observar los detalles sobre la estructura y composición de los materiales que mejora los métodos anteriores. La espectroscopia convencional cambia la frecuencia de la luz que brilla sobre una muestra a lo largo del tiempo para revelar detalles sobre ella. La nueva técnica, Espectroscopía de oscilación Rabi, no necesita explorar una amplia gama de frecuencias, por lo que puede funcionar mucho más rápidamente. Este método podría usarse para interrogar nuestras mejores teorías de la materia con el fin de formar una mejor comprensión del universo material.

Aunque no podamos verlos a simple vista, todos estamos familiarizados con los átomos que forman la materia. Colecciones de protones positivos, los neutrones neutros y los electrones negativos dan lugar a toda la materia con la que interactuamos. Sin embargo, hay formas de materia más exóticas, incluyendo átomos exóticos, que no están hechos de estos tres componentes básicos. Muonio, por ejemplo, es como el hidrógeno, que normalmente tiene un electrón en órbita alrededor de un protón, pero tiene una partícula de muón cargada positivamente en lugar del protón.

Los muones son importantes en la física de vanguardia, ya que permiten a los físicos probar nuestras mejores teorías sobre la materia, como la electrodinámica cuántica o el modelo estándar. con una precisión extremadamente alta. Esto en sí mismo es importante, ya que solo cuando una teoría robusta se lleva a sus extremos pueden comenzar a formarse grietas que podrían indicar dónde hay nuevas, Se necesitan teorías más completas e incluso cuáles podrían ser. Es por eso que el estudio del muonio es de gran interés para la comunidad física, pero hasta ahora ha eludido la observación detallada.

"El muonio es un átomo de vida muy corta, por lo que es importante realizar observaciones rápidas con la mayor potencia posible para obtener la mejor señal del tiempo de observación limitado, ", dijo el profesor asociado Hiroyuki A. Torii de la Escuela de Graduados en Ciencias de la Universidad de Tokio." Los métodos espectroscópicos convencionales requieren observaciones repetidas en un rango de frecuencias para encontrar la frecuencia clave particular que estamos buscando, conocida como frecuencia de resonancia, y esto lleva tiempo ".

Entonces, Torii y su equipo idearon un nuevo tipo de método espectroscópico que hace uso de un efecto físico bien conocido conocido como oscilación Rabi. La espectroscopia de oscilación Rabi no necesita buscar señales de frecuencia para transmitir información sobre un átomo. En lugar de, mira el sensor sin procesar, o dominio del tiempo, datos en un período de tiempo más corto y entrega información basada en eso. Este nuevo método ofrece grandes mejoras en la precisión.

“El estudio de átomos exóticos requiere conocimientos de física atómica de baja energía y física de partículas de alta energía. Esta combinación de disciplinas dentro de la física sugiere que estamos en el camino hacia una comprensión más completa de nuestro universo material, "dijo Torii." Estoy ansioso por ver a los físicos usar la espectroscopia de oscilación Rabi para mirar cada vez más profundamente en el mundo de los átomos exóticos que contienen partículas e isótopos inusuales, y otros tipos de materia creada en aceleradores de partículas de todo el mundo ".