Merci aux chercheurs de l'Université du Queensland, nous connaissons maintenant avec beaucoup plus de certitude les moments magnétiques nucléaires des atomes de francium.

Dr Ben Roberts, chercheur postdoctoral à l'École de mathématiques et de physique de l'UQ, dit que le moment magnétique nucléaire est une propriété fondamentale des atomes, et connaître sa valeur avec précision est important lors du test des théories de la physique fondamentale.

"Mais parce que le francium est radioactif, les techniques standard pour déterminer les moments magnétiques nucléaires ne peuvent pas être facilement appliquées, " a déclaré le Dr Roberts.

« En utilisant de nouvelles méthodes, nous avons pu calculer des moments avec des incertitudes quatre fois inférieures aux meilleures valeurs précédentes.

"Prenez le francium-211, par exemple :son moment magnétique nucléaire a été préalablement déterminé entre 3,92 et 4,08 (dans l'unité naturelle pour exprimer ces moments).

"Nos calculs montrent maintenant qu'il se situe entre 3,90 et 3,94."

Cela peut ne pas sembler être une énorme différence, mais le Dr Jacinda Ginges, un futur boursier de l'ARC à l'UQ et chercheur associé au Centre d'excellence de l'ARC pour les systèmes quantiques d'ingénierie (EQUS), dit que lorsque vous parlez de physique atomique, de petites différences peuvent avoir un effet énorme, donc réduire la plage de valeurs possibles est un gros problème.

"Notre compréhension actuelle des particules fondamentales qui composent l'Univers et de leurs interactions repose sur le modèle standard de la physique des particules, mais nous savons aussi que ce modèle est incomplet, il y a des choses qu'il ne peut pas expliquer, " a déclaré le Dr Ginges.

"Nous avons besoin de valeurs précises pour les moments magnétiques nucléaires pour pouvoir tester la validité de nos modèles atomiques, qui à leur tour sont vraiment importants pour tester le modèle standard de la physique des particules.

"En combinant des expériences de précision sur les atomes avec une théorie atomique de haute précision, nous obtenons un moyen puissant de rechercher une nouvelle physique."

L'amélioration de la précision était le résultat de calculs très précis de la structure hyperfine du francium - les minuscules différences de niveaux d'énergie atomique causées par son moment magnétique nucléaire - et de modèles plus précis des effets nucléaires.

"Les déterminations précédentes supposaient que le noyau d'un atome de francium était comme une boule avec une aimantation uniforme, mais dans notre calcul, nous avons supposé un modèle plus réaliste qui permettait à l'aimantation de varier dans le noyau, " a déclaré le Dr Roberts.

« L'effet de magnétisation non uniforme (connu sous le nom d'effet Bohr-Weisskopf) est particulièrement important dans le francium, Ainsi, en prenant cela en compte avec précision, nous avons pu déterminer ses moments magnétiques nucléaires avec beaucoup plus de précision. »

"Nos résultats peuvent maintenant être utilisés pour comparer la théorie atomique, qui aidera à interpréter les expériences actuellement en cours à l'installation nationale de physique nucléaire et des particules du Canada, TRIUMF, " a déclaré le Dr Ginges.

"Ils montrent aussi à quel point il est important de modéliser avec précision les effets nucléaires, et aura des implications pour les expériences de précision passées et futures avec des atomes lourds."

Les résultats sont publiés dans Lettres d'examen physique .