a mérés azt mutatja, hogy az elektron makacs kereksége

az elektronok rendkívül kerekek, és néhány fizikus nem elégedett vele.

egy új kísérlet rögzítette az elektronok eddigi legrészletesebb nézetét, lézerek segítségével feltárva a részecskéket körülvevő részecskék bizonyítékait, a kutatók egy új tanulmányban számoltak be. A molekulák megvilágításával a tudósok képesek voltak értelmezni, hogy más szubatomi részecskék hogyan változtatják meg az elektron töltésének eloszlását.

az elektronok szimmetrikus kereksége azt sugallta, hogy a láthatatlan részecskék nem elég nagyok ahhoz, hogy az elektronokat összenyomott hosszúkás alakzatokká vagy oválisokká torzítsák. Ezek az eredmények ismét megerősítik a Standard modell néven ismert, régóta fennálló fizikai elméletet, amely leírja, hogyan viselkednek a részecskék és az erők az univerzumban.

ugyanakkor ez az új felfedezés megdönthet számos alternatív fizikai elméletet, amelyek megpróbálják kitölteni azokat a jelenségeket, amelyeket a Standard modell nem tud megmagyarázni. Ez valószínűleg nagyon elégedetlen fizikusokat küld vissza a rajztáblára-mondta David DeMille, a tanulmány társszerzője, a connecticuti New Haven-i Yale Egyetem Fizikai Tanszékének professzora.

“ez biztosan nem fog senkit nagyon boldoggá tenni” – mondta DeMille a Live Science-nek.

jól bevált elmélet

mivel a szubatomi részecskéket még nem lehet közvetlenül megfigyelni, a tudósok közvetett bizonyítékokon keresztül tanulnak a tárgyakról. Megfigyelve, hogy mi történik a negatív töltésű elektronok körüli vákuumban—amelyekről azt gondolják, hogy még nem látott részecskék felhői vannak-a kutatók modelleket hozhatnak létre a részecskék viselkedéséről,-mondta DeMille.

a Standard modell leírja az anyag összes építőeleme közötti kölcsönhatások nagy részét, valamint az ezekre a részecskékre ható erőket. Évtizedek óta ez az elmélet sikeresen megjósolta az anyag viselkedését.

van azonban néhány bosszantó kivétel a modell magyarázó sikere alól. A Standard modell nem magyarázza meg a sötét anyagot, egy titokzatos és láthatatlan anyagot, amely gravitációs vonzást fejt ki, de nem bocsát ki fényt. Az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) szerint a modell nem veszi figyelembe a gravitációt az anyagot befolyásoló többi alapvető erő mellett.

alternatív fizika elméletek kínálnak választ, ahol a Standard modell elmarad. A Standard modell azt jósolja, hogy az elektronokat körülvevő részecskék befolyásolják az elektron alakját, de olyan végtelenül kicsi skálán, hogy a meglévő technológiával nagyjából észrevehetetlen. De más elméletek arra utalnak, hogy vannak még felfedezetlen nehéz részecskék. Például a szuperszimmetrikus Standard modell azt állítja, hogy a Standard modell minden részecskéjének van antianyag-partnere. Ezek a hipotetikus nehézsúlyú részecskék olyan mértékben deformálnák az elektronokat, hogy a kutatóknak képesnek kell lenniük megfigyelni, az új tanulmány szerzői szerint.

világító elektronok

ezeknek az előrejelzéseknek a tesztelésére az új kísérletek az elektronokat 10-szer nagyobb felbontással nézték meg, mint a korábbi erőfeszítések, 2014-ben fejeződött be; mindkét vizsgálatot az Advanced Cold Molecule Electron Electric Dipole Moment Search (ACME) kutatási projekt végezte.

ezek a részecskék “sok-sok nagyságrenddel nagyobbak”, mint a Standard modell által előre jelzett részecskék, “tehát nagyon világos módja annak, hogy megmondjuk, történik-e valami új a Standard modellen túl” – mondta DeMille.

az új tanulmányhoz az ACME kutatói hideg tórium-oxid molekulák gerendáját 1 millió / impulzus sebességgel, másodpercenként 50-szer irányították egy viszonylag kis kamrába a Harvard Egyetem alagsorában. A tudósok lézerekkel zappolták a molekulákat, és tanulmányozták a molekulák által visszavert fényt; a fény hajlítása elektromos dipólus momentumra mutatna.

de a visszavert fényben nem voltak fordulatok, és ez az eredmény sötét árnyékot vet a fizikai elméletekre, amelyek megjósolták a nehéz részecskéket az elektronok körül. Ezek a részecskék még létezhetnek, de nagyon különböznek attól, ahogyan a meglévő elméletekben leírták őket-mondta DeMille egy nyilatkozatában.

“eredményünk azt mondja a tudományos közösségnek, hogy komolyan át kell gondolnunk néhány alternatív elméletet” – mondta DeMille.

sötét felfedezések

bár ez a kísérlet értékelte a részecskék viselkedését az elektronok körül, fontos következményekkel jár a sötét anyag keresésére is, mondta DeMille. A szubatomi részecskékhez hasonlóan a sötét anyagot sem lehet közvetlenül megfigyelni. De az asztrofizikusok tudják, hogy ott van, mert megfigyelték a gravitációs hatását a csillagokra, a bolygókra és a fényre.

“hozzánk hasonlóan mi is annak a szívébe tekintünk, ahol sok elmélet már régóta és nagyon jó okokból előre jelzi, hogy jelnek kell megjelennie”—mondta DeMille. “De ők nem látnak semmit, és mi sem látunk semmit.”

mind a sötét anyagot, mind az új szubatomi részecskéket, amelyeket a Standard modell nem jósolt meg, még nem észlelték közvetlenül; mégis egyre több meggyőző bizonyíték utal arra, hogy ezek a jelenségek léteznek. De mielőtt a tudósok megtalálnák őket, valószínűleg le kell selejtezni néhány régóta fennálló ötletet arról, hogy néznek ki-tette hozzá DeMille.

“az új részecskékkel kapcsolatos várakozások egyre inkább úgy néznek ki, mintha tévedtek volna” – mondta.

az eredményeket ma (október. 17) A Nature folyóiratban.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.