Por primera vez, los físicos nucleares han realizado mediciones de precisión de una molécula radiactiva de vida corta, el monofluoruro de radio (RaF). En su estudio publicado en la revista Nature Physics , los investigadores combinaron técnicas de captura de iones con sistemas láser especializados para medir los detalles finos de la estructura cuántica de RaF.
Este enfoque permitió caracterizar los niveles de energía rotacional de esta molécula, así como determinar su esquema de enfriamiento por láser. El enfriamiento por láser es un método que utiliza luz láser para ralentizar y atrapar átomos y moléculas. Estos resultados representan un paso fundamental para futuros experimentos destinados a enfriar con láser y atrapar moléculas de RaF.
Los científicos han predicho que las moléculas que contienen núcleos pesados en forma de pera, como el radio, son muy sensibles a las propiedades electrodébiles nucleares y a la física más allá del modelo estándar. Esto incluye fenómenos que violan la paridad y la simetría de inversión del tiempo. La violación de la inversión del tiempo, más allá de las limitaciones actuales, es una condición esencial para explicar la asimetría materia-antimateria del universo. Los nuevos resultados ofrecen a los investigadores una caracterización detallada de la estructura cuántica de RaF, abriendo el uso de esta molécula en futuros experimentos destinados a buscar tales efectos.
Las moléculas radiactivas que contienen núcleos deformados en octupolo, como el radio (Ra), prometen ser sistemas cuánticos excepcionales para su uso en estudios de las partículas y fuerzas fundamentales de la naturaleza. La forma única de pera del núcleo de radio, combinada con la estructura de niveles de energía de una molécula polar, puede conducir a una mayor sensibilidad a las propiedades nucleares que violan la simetría de más de cinco órdenes de magnitud en comparación con los átomos estables.
Los investigadores, físicos nucleares del Instituto Tecnológico de Massachusetts y colaboradores, investigaron espectroscópicamente la estructura detallada de RaF, realizando el trabajo en el experimento de Espectroscopía de Ionización por Resonancia Colineal (CRIS) en la Instalación de Haz de Iones Radiactivos con Dispositivo Separador de Isótopos en Línea en la Organización Europea para Investigación Nuclear (ISOLDE—CERN).
El método de los investigadores permitió mapear, con alta sensibilidad, los niveles de energía de RaF, determinando un esquema de enfriamiento por láser para frenar y atrapar esta molécula. Los científicos están desarrollando rápidamente métodos para controlar e interrogar moléculas ultrafrías. Estos métodos, combinados con las nuevas capacidades de las instalaciones de haces radiactivos para producir grandes cantidades de moléculas radiactivas, como el CERN (Suiza) y el FRIB (EE.UU.), están abriendo una nueva frontera en la exploración de núcleos atómicos y la violación de las simetrías fundamentales. de la naturaleza.
