Novo Método "De Bancada" do MIT Usa Elétrons Moleculares para Sondar o Núcleo Atômico

Físicos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) anunciaram o desenvolvimento de uma metodologia pioneira e revolucionária destinada a investigar a estrutura interna do núcleo atômico. O aspecto mais notável deste avanço é a eliminação da necessidade de recorrer aos complexos, caros e maciços aceleradores de partículas de grande escala, que tradicionalmente dominam a física nuclear. Em vez de infraestruturas gigantescas, os cientistas empregaram os elétrons contidos na molécula de monofluorido de rádio (RaF) como uma sonda interna altamente eficaz. Este feito representa, essencialmente, uma abordagem acessível e de "bancada" para a física fundamental. A conquista foi detalhada e publicada na prestigiada revista científica Science, na edição datada de 23 de outubro de 2025.

A essência deste engenhoso método reside na manipulação molecular, especificamente na criação de uma molécula onde o átomo de rádio se encontra quimicamente ligado a um átomo de flúor. Neste ambiente molecular singular, os elétrons que orbitam o núcleo de rádio são submetidos a um campo elétrico interno de magnitude verdadeiramente colossal. É crucial notar que este campo elétrico gerado internamente supera significativamente as intensidades que poderiam ser produzidas e sustentadas em condições laboratoriais convencionais ou mesmo em aceleradores. Tal amplificação potencializa dramaticamente a probabilidade de os elétrons, por breves instantes, penetrarem a barreira nuclear do rádio, interagindo diretamente com seus prótons e nêutrons constituintes.

Ao emergirem dessa interação nuclear ultrarrápida, os elétrons carregam consigo uma sutilíssima, mas detectável, alteração na sua energia cinética – uma informação que pode ser interpretada como uma "mensagem nuclear" codificada. Os pesquisadores conseguiram medir precisamente este desvio energético para obter informações cruciais sobre a arquitetura interna e a dinâmica do núcleo. Pela primeira vez, esta técnica inovadora permitiu a medição direta da "distribuição magnética" nuclear. Este é um parâmetro fundamental que descreve o arranjo mútuo e a organização espacial dos prótons e nêutrons dentro do núcleo atômico.

Shane Wilkins, o autor principal do estudo, descreveu a estratégia de posicionar o rádio radioativo dentro de uma molécula como uma "manobra científica de grande elegância". Segundo ele, essa abordagem transforma a própria molécula em um colisor microscópico e altamente eficiente. A pesquisa não foi um esforço isolado; ela foi conduzida em estreita colaboração internacional com o experimento CRIS (Collinear Resonance Ionization Spectroscopy Experiment) no CERN, localizado na Suíça, onde as medições críticas e de alta precisão foram realizadas. A equipe de pesquisa contou ainda com as contribuições essenciais de Ronald Garcia Ruiz e Silviu-Marian Udrescu.

Este trabalho de física nuclear de precisão possui implicações que se estendem profundamente ao campo da cosmologia. O núcleo de rádio é particularmente interessante por possuir uma assimetria estrutural incomum, descrita como tendo a forma de pera, o que o distingue da vasta maioria dos núcleos atômicos, que são esféricos. A teoria sugere que esta deformação específica atua como um amplificador natural para violações mínimas das simetrias fundamentais. Tais violações são, por sua vez, teoricamente capazes de fornecer a chave para explicar a predominância observada da matéria sobre a antimatéria no Universo. O mapeamento bem-sucedido da distribuição magnética do rádio oferece, portanto, dados empíricos cruciais para validar e refinar os modelos teóricos que buscam desvendar este persistente desequilíbrio cósmico.

Em contraste marcante com as abordagens tradicionais da física de alta energia, que exigem a construção e manutenção de complexos de aceleradores que se estendem por múltiplos quilômetros, o novo método molecular é notavelmente mais compacto, econômico e eficiente. Esta técnica não só democratiza o acesso à física nuclear de ponta, mas também abre novos horizontes para o estudo de outras moléculas radioativas instáveis. Isso inclui aquelas que podem se formar em ambientes astrofísicos extremos e violentos, como as explosões de supernovas. O método do MIT prova que, às vezes, as maiores descobertas podem vir dos menores "laboratórios", expandindo o alcance da física fundamental para além dos limites terrestres e das grandes máquinas.