Un misterioso spostamento isotopico nell’itterbio ha condotto gli scienziati in un percorso di scoperta, rivelando segreti sulla struttura dei nuclei atomici.
Una nuova forza potrebbe nascondersi nell’itterbio
I fisici impegnati nella ricerca delle “forze oscure” hanno inaspettatamente scoperto che alcuni nuclei atomici presentano una deformazione. Quando i migliori team di ricerca collaborano, spesso nascono scoperte rivoluzionarie. È esattamente ciò che è avvenuto quando i fisici quantistici del Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) e del Max Planck Institute for Nuclear Physics (MPIK) di Heidelberg hanno combinato competenze in fisica atomica e nucleare, raggiungendo una precisione senza precedenti grazie all’impiego di due diverse tecniche di misurazione.
Affiancati da fisici teorici della Technical University of Darmstadt e della Leibniz University Hannover, hanno eseguito nuovi calcoli sulla struttura dei nuclei atomici, dimostrando che le misurazioni relative al guscio elettronico di un atomo possono rivelare informazioni preziose.
Parallelamente, queste misurazioni ad alta precisione hanno contribuito a stabilire nuovi limiti sulla possibile intensità di una forza oscura.
Svelare il mistero dell’itterbio
Da quasi un secolo, gli scienziati sono consapevoli che gran parte dell’universo è costituita da una misteriosa sostanza invisibile: la materia oscura.
Sebbene la gravità sia l’unica interazione nota tra la materia oscura e quella ordinaria, la possibilità che esistano altre “forze oscure” che legano questi due mondi rimane un affascinante mistero. Gli atomi, come minuscoli laboratori naturali, offrono un terreno fertile per indagare l’esistenza di queste forze nascoste.
Se tali forze esistono, dovrebbero contare anche gli atomi, cosa che la tecnologia moderna permette di studiare con estrema precisione. Grazie a strumenti sempre più sofisticati, gli scienziati sono in grado di sondare la struttura atomica con una precisione senza precedenti, alla ricerca di anomalie che potrebbero rivelare l’esistenza di nuove forze fondamentali.
Una sorprendente scoperta negli isotopi di itterbio
Nel 2020, i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno osservato qualcosa di inaspettato durante lo studio degli spostamenti degli isotopi nell’elemento itterbio. Le loro misurazioni hanno svelato un’anomalia che ha sconvolto il mondo della fisica, suggerendo l’esistenza di fenomeni ancora sconosciuti.
Questa scoperta ha sollevato interrogativi fondamentali e ha aperto nuove linee di ricerca per i fisici.
L’anomalia potrebbe rappresentare il primo segnale di una nuova “forza oscura” oppure starebbe rivelando proprietà precedentemente sconosciute dei nuclei atomici. È possibile che, confrontando le frequenze di transizione degli elettroni in diversi isotopi, i fisici atomici siano inavvertitamente entrati nel campo della fisica nucleare?
Spinti da questi interrogativi, Tanja Mehlstäubler del PTB di Braunschweig e Klaus Blaum del MPIK di Heidelberg hanno deciso di approfondire lo studio degli spostamenti isotopici dell’itterbio, con l’obiettivo di verificare se queste anomalie potessero essere attribuite a una nuova forza fondamentale della natura.
Al MPIK, i rapporti di massa degli isotopi sono stati determinati nello spettrometro di massa a trappola di Penning PENTATRAP. Entrambe le misurazioni sono state fino a cento volte più accurate rispetto alle precedenti misurazioni di questo tipo.
Grazie a questa precisione, i ricercatori hanno confermato le anomalie osservate negli isotopi dell’itterbio e hanno fornito una spiegazione più dettagliata dei fenomeni in gioco. Questa scoperta apre nuove prospettive nella ricerca fondamentale, offrendo indizi preziosi sulla struttura della materia e sulla possibile esistenza di nuove forze della natura.
Questa ricerca rappresenta un passo avanti significativo nella ricerca di una ‘nuova fisica’. La collaborazione tra diversi campi della fisica ci avvicina sempre più alla scoperta di fenomeni e leggi fondamentali ancora sconosciuti.
Fonte: Physical Review Letters
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