Les physiciens ont créé une nouvelle façon d'observer les détails de la structure et de la composition des matériaux qui améliore les méthodes précédentes. La spectroscopie conventionnelle modifie la fréquence de la lumière qui brille sur un échantillon au fil du temps pour révéler des détails à son sujet. La nouvelle technique, Spectroscopie Rabi-oscillation, n'a pas besoin d'explorer une large gamme de fréquences, peut donc fonctionner beaucoup plus rapidement. Cette méthode pourrait être utilisée pour interroger nos meilleures théories de la matière afin de mieux comprendre l'univers matériel.

Bien que nous ne puissions pas les voir à l'œil nu, nous connaissons tous les atomes qui composent la matière. Collections de protons positifs, les neutrons neutres et les électrons négatifs donnent naissance à toute la matière avec laquelle nous interagissons. Cependant, il y a des formes plus exotiques de la matière, y compris les atomes exotiques, qui ne sont pas fabriqués à partir de ces trois composants de base. Muonium, par exemple, c'est comme l'hydrogène, qui a typiquement un électron en orbite autour d'un proton, mais a une particule de muon chargée positivement à la place du proton.

Les muons sont importants dans la physique de pointe car ils permettent aux physiciens de tester nos meilleures théories sur la matière telles que l'électrodynamique quantique ou le modèle standard, avec une précision extrêmement élevée. Cela en soi est important, car ce n'est que lorsqu'une théorie robuste est poussée à ses extrêmes que des fissures peuvent commencer à se former qui pourraient indiquer où nouveau, des théories plus complètes sont nécessaires et même ce qu'elles pourraient être. C'est pourquoi l'étude du muonium est d'un grand intérêt pour la communauté des physiciens, mais jusqu'à maintenant, il a échappé à l'observation détaillée.

"Le muonium est un atome à très courte durée de vie, il est donc important de faire des observations rapides avec le plus de puissance possible afin d'obtenir le meilleur signal du temps d'observation limité, ", a déclaré le professeur agrégé Hiroyuki A.Torii de la Graduate School of Science de l'Université de Tokyo. "Les méthodes spectroscopiques conventionnelles nécessitent des observations répétées sur une gamme de fréquences pour trouver la fréquence clé particulière que nous recherchons, connue sous le nom de fréquence de résonance, et cela prend du temps."

Donc, Torii et son équipe ont conçu un nouveau type de méthode spectroscopique qui utilise un effet physique bien compris connu sous le nom d'oscillation de Rabi. La spectroscopie d'oscillation Rabi n'a pas besoin de rechercher des signaux de fréquence pour transmettre des informations sur un atome. Au lieu, il regarde le capteur brut, ou domaine temporel, des données sur une période plus courte et fournit des informations basées sur cela. Cette nouvelle méthode offre des améliorations considérables en termes de précision.

"L'étude des atomes exotiques nécessite une connaissance de la physique atomique à basse énergie et de la physique des particules à haute énergie. Cette combinaison de disciplines au sein de la physique suggère que nous sommes sur la voie d'une compréhension plus complète de notre univers matériel, " a déclaré Torii. " Je suis impatient de voir des physiciens utiliser la spectroscopie d'oscillation Rabi pour approfondir le monde des atomes exotiques contenant des particules et des isotopes inhabituels, et d'autres types de matière créés dans les accélérateurs de particules du monde entier."