I fisici hanno creato un nuovo modo di osservare i dettagli sulla struttura e la composizione dei materiali che migliora i metodi precedenti. La spettroscopia convenzionale modifica la frequenza della luce che brilla su un campione nel tempo per rivelarne i dettagli. La nuova tecnica, Spettroscopia di Rabi-oscillazione, non ha bisogno di esplorare un'ampia gamma di frequenze, quindi può funzionare molto più rapidamente. Questo metodo potrebbe essere utilizzato per interrogare le nostre migliori teorie sulla materia al fine di formare una migliore comprensione dell'universo materiale.

Anche se non possiamo vederli ad occhio nudo, tutti conosciamo gli atomi che compongono la materia. Collezioni di protoni positivi, neutroni neutri ed elettroni negativi danno origine a tutta la materia con cui interagiamo. Però, ci sono forme di materia più esotiche, compresi atomi esotici, che non sono costituiti da questi tre componenti di base. muonio, Per esempio, è come l'idrogeno, che in genere ha un elettrone in orbita attorno a un protone, ma ha una particella muonica carica positivamente al posto del protone.

I muoni sono importanti nella fisica all'avanguardia in quanto consentono ai fisici di testare le nostre migliori teorie sulla materia come l'elettrodinamica quantistica o il modello standard, con una precisione estremamente elevata. Questo di per sé è importante, poiché solo quando una teoria robusta viene spinta ai suoi estremi possono iniziare a formarsi crepe che potrebbero indicare dove nuove, sono necessarie teorie più complete e anche quali potrebbero essere. Ecco perché lo studio del muonio è di grande interesse per la comunità dei fisici, ma fino ad ora, ha eluso l'osservazione dettagliata.

"Il muonio è un atomo dalla vita molto breve, quindi è importante fare osservazioni rapide con la massima potenza possibile per ottenere il miglior segnale dal tempo di osservazione limitato, " ha affermato il Professore Associato Hiroyuki A.Torii della Graduate School of Science presso l'Università di Tokyo. "I metodi spettroscopici convenzionali richiedono osservazioni ripetute su una gamma di frequenze per trovare la particolare frequenza chiave che stiamo cercando, nota come frequenza di risonanza, e questo richiede tempo".

Così, Torii e il suo team hanno ideato un nuovo tipo di metodo spettroscopico che utilizza un effetto fisico ben noto noto come oscillazione di Rabi. La spettroscopia di Rabi-oscillazione non ha bisogno di cercare segnali di frequenza per trasmettere informazioni su un atomo. Anziché, guarda il sensore raw, o dominio del tempo, dati in un lasso di tempo più breve e fornisce informazioni in base a ciò. Questo nuovo metodo offre grandi miglioramenti in termini di precisione.

"Lo studio degli atomi esotici richiede la conoscenza della fisica atomica a bassa energia e della fisica delle particelle ad alta energia. Questa combinazione di discipline all'interno della fisica suggerisce che siamo sulla strada per una comprensione più completa del nostro universo materiale, - disse Torii. e altri tipi di materia creati negli acceleratori di particelle di tutto il mondo".