Descobrindo novos níveis de energia em estruturas atômicas hiperfinas

Desde o final da década de 1960, o Laboratoire Aimé Cotton (LAC) em Orsay, França, fez progressos significativos na classificação de espectros atômicos complexos. Esses avanços foram impulsionados tanto pelo desenvolvimento da espectroscopia de transformada de Fourier quanto por novas interpretações teóricas de espectros atômicos.

Em pesquisa publicada em O Jornal Europeu de Física DSophie Kröger da Universidade de Tecnologia e Economia de Berlim realizou uma análise detalhada do espectro infravermelho (IR) do protactínio, revelando 20 novos níveis de energia que eram anteriormente indetectáveis ​​com métodos anteriores empregados pelo LAC. O estudo mostra um progresso importante na precisão das medições do espectro atômico, o que pode em breve oferecer insights mais profundos sobre estruturas e interações atômicas.

Os espectros de IR revelam os comprimentos de onda absorvidos por amostras atômicas conforme elas interagem com a luz infravermelha. Esses espectros podem fornecer informações detalhadas sobre estruturas hiperfinas: pequenas variações nos níveis de energia atômica que resultam de interações eletromagnéticas complexas entre núcleos atômicos e nuvens circundantes de elétrons em órbita, que se manifestam como picos distintos nos espectros de IR.

Em seu estudo, Kröger focou no espectro de IR do protactínio, que exibe uma divisão hiperfina especialmente intrincada. Para aumentar a precisão das medições anteriores de LAC, ela empregou uma abordagem matemática avançada para espectroscopia de transformada de Fourier. Essa técnica converte variações no sinal de IR em um espectro que mostra como o sinal varia em diferentes frequências, permitindo uma análise de alta precisão das linhas espectrais.

Ao comparar os dados experimentais de comprimentos de onda de pico hiperfinos com modelos teóricos, Kröger foi capaz de identificar 20 novos níveis de energia na estrutura hiperfina do protactínio. Ao expandir essa abordagem, ela agora espera descobrir níveis de energia ainda mais sutis em estudos futuros. No geral, a pesquisa destaca os avanços significativos feitos na espectroscopia atômica e pode abrir caminho para novas descobertas fascinantes em física atômica e molecular.