Medições de massa da armadilha de penetração do deutério e do íon da molécula HD +

Diz-se que a massa do deutério é 0,1 bilionésimo de um por cento menor do que o valor armazenado na literatura especializada! Mais de 100 anos depois que o núcleo atômico foi descoberto, ainda não está claro o quão pesado são os espécimes individuais. A equipe de pesquisa liderada por Sascha Rau do Instituto Max Planck de Física Nuclear em Heidelberg conseguiu fazer uma excelente “atualização”.

Foto da fonte: Instituto Max Planck de Física Nuclear

As massas dos núcleos atômicos mais leves e a massa do elétron estão ligadas, e seus valores influenciam as observações na física atômica, física molecular e física dos neutrinos, bem como na metrologia. Os valores mais precisos para esses parâmetros fundamentais vêm da espectrometria de massa Penning Fallen, que atinge incertezas de massa relativas da ordem de 10E (-11). No entanto, verificações de redundância usando dados de vários experimentos revelam inconsistências significativas nas massas do próton, deutério e hélio (o núcleo do hélio-3), sugerindo que a incerteza desses valores pode ter sido subestimada.

No artigo sobre natureza (Vol 585 | 3 de setembro de 2020), os pesquisadores apresentam resultados de medições de massa absoluta do deutério e do íon da molécula HD + usando 12C como referência de massa. Seu valor para a massa de deutério, 2,013553212535 (17) unidades de massa atômica, tem uma precisão 2,4 vezes melhor do que o valor CODATA e difere dele em 4,8 desvios-padrão. Com uma incerteza relativa de oito partes por trilhão, este é o valor de massa mais preciso medido diretamente em unidades de massa atômica. Além disso, a medição permite aos cientistas determinar a massa do íon da molécula HD +, 3,021378241561 (61) unidades de massa atômica, não apenas uma verificação de consistência estrita de seus resultados para as massas do deuteron e do próton, mas também fornece um adicional conexão para as massas de trítio e hélio-3 à unidade de massa atômica. Em combinação com uma medição recente da razão de massa de deutério para próton, a incerteza do valor de referência da massa do próton pode ser reduzida por um fator de três.

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