FAMU
L'obiettivo dell'esperimento FAMU (Fisica Atomi MUonici) è realizzare la prima misura dello splitting iperfino (hfs) nello stato 1S dell'idrogeno muonico ed estrarre il raggio di Zemach con un'accuratezza relativa inferiore all'1%.
Questo fornirà informazioni cruciali sulla struttura del protone e sull'interazione fra muone e nucleone. Saranno necessari un fascio di muoni intenso e impulsato ed un laser nel medio infrarosso ad alta energia che è stato sviluppato all'Elettra Sincrotrone Trieste.
FAMU rappresenta un significativo passo avanti nella qualità degli esperimenti spettroscopici con atomi muonici.
La misura del raggio di Zemach (rZ) con precisione superiore a quanto possibile fino ad ora permetterci di scegliere fra previsioni teoriche discordanti e di quantificare ogni plausibile differenza fra valori rZ come estratti da misure su atomi elettronici o da misure su atomi muonici. Questo esperimento vuole fare chiarezza a proposito delle anomalie tutt'ora inspiegate a proposito del raggio di carica del protone rch (proton radius puzzle).
Un fascio intenso ed impulsato di protoni penetra attraverso un bersaglio gassoso di idrogeno formando atomi muonici di idrogeno. La frequenza di risonanza hfs sarà misurata precisamente attraverso il confronto della distribuzione di eventi ottenuti dal trasferimento del muone dall'idrogeno all'atomo di un gas più pesante, aggiunto all'idrogeno, nelle due situazioni con e senza eccitazione dell'impulso laser. Una cavità ad alta riflettività inserita nel bersaglio amplifica l'effetto dell'impulso laser.
La deeccitazione dell'atomo muonico ad alto Z genera dei raggi X caratteristici che verranno misurati da appositi rivelatori. Variando la lunghezza d'onda del laser è possibile estrarre la lunghezza d'onda di risonanza che massimizza la quantità di raggi X relativi al trasferimento muonico all'atomo ad alto Z determinando così la misura dello splitting iperfino.
Lo sforzo teorico e sperimentale di questa ricerca stabilirà nuovi limiti sui parametri della struttura del protone e fornirà nuovi dati a proposito del rapporto dei fattori di forma magnetico e di carica del protone a basso momento trasferito.
Componenti
- Andrea Vacchi, Professore Straordinario
- Marco Baruzzo, Dottorando
- Daniela Cirrincione, Assegnista di Ricerca
- Marco Citossi, Assegnista di Ricerca
- Simone Monzani, Ricercatore Universitario