Результат углубляет тайну, лежащую в основе того, почему во Вселенной больше материи, чем антивещества
Электроны действительно, действительно круглые.
Новое измерение подтверждает сферическую форму субатомной частицы с рекордным уровнем точности, сообщают физики в Science от 7 июля.
Эта почти идеальная округлость углубляет тайну того, как вселенная оказалась заполненной материей в отличие от ее аналога, антивещества. Любая асимметрия в форме электрона, а именно распределение электрического заряда частицы, указывала бы на связанную с этим асимметрию в законах природы, которая могла бы объяснить эту особенность космоса.
Измерение свойства, известного в физическом языке как электрический дипольный момент электрона, в два раза точнее, чем предыдущее наилучшее измерение формы электрона (SN: 17.10.18).
“Я не думаю, что Книга Рекордов Гиннесса это отслеживает, но если бы они это сделали, у нас был бы новый мировой рекорд”, - говорит физик Таня Русси из Университета Колорадо в Боулдере. Новое измерение настолько точное, что, если бы электрон был размером с Землю, любая асимметрия в его форме должна была бы быть в масштабе меньше атома.
Чтобы оценить форму частицы, Русси и его коллеги посмотрели, вращаются ли электроны в электрическом поле. Если бы электроны были не круглыми, а слегка яйцевидной формы, электрическое поле оказывало бы на них вращающий момент, подобно тому, как гравитация опрокидывает яйцо, стоящее на торце.
Чтобы увидеть этот крутящий момент, команда искала изменения в уровнях энергии электрически заряженных молекул фторида гафния. Любой крутящий момент на электронах придавал бы молекулам разные уровни энергии в зависимости от того, в каком направлении “яйцо” было ориентировано относительно электрического поля. Исследователи не обнаружили разницы в уровнях энергии молекул, подтверждая округлость электрона.
На самом базовом уровне электроны представляют собой точечные частицы без определенного размера и формы. Но в квантовой теории поля электроны можно рассматривать как окруженные временными “виртуальными” частицами, которые появляются и исчезают, придавая каждому электрону сферический ореол электрического заряда. Если бы было обнаружено, что это гало имеет слегка яйцевидную форму, это могло бы указывать на то, как вселенная стала однобокой по отношению к материи.
Большой взрыв должен был создать материю и антивещество в равных частях — они являются зеркальными отражениями друг друга с противоположными электрическими зарядами. Но материя в нашей Вселенной распространена, в то время как антивещества мало. Физики-теоретики предположили, что существование определенных субатомных частиц могло склонить чашу весов в сторону материи (SN: 22/9/22). Если бы эти частицы существовали, они также периодически появлялись бы и исчезали вокруг электрона таким образом, чтобы сделать его продолговатым.
Такие частицы были бы настолько массивными и, следовательно, требовали бы для производства такого количества энергии, что их невозможно было бы обнаружить даже на крупнейшем в мире ускорителе частиц, Большом адронном коллайдере близ Женевы. Это делает чувствительные исследования округлости электрона важным тестом для физиков элементарных частиц. И такие эксперименты готовы к дальнейшему совершенствованию, проверяя частицы с еще большими массами, говорит физик Дэвид Демилл из Чикагского университета, один из ученых, стоявших за предыдущим лучшим измерением округлости электрона.
На данный момент новый результат не показывает следов каких-либо скрытых частиц, оставляя неразгаданной тайну того, как материя одержала верх. И это, по словам Демилле, “оставляет нас перед вопросом о том, что там находится”.
Подпишись, чтобы всегда быть в курсе.