Måling Viser Elektronens Stædige Rundhet

Elektroner er ekstremt runde, og noen fysikere er ikke fornøyd med det.

Et nytt eksperiment fanget den mest detaljerte visningen av elektroner til dags dato, ved hjelp av lasere for å avsløre bevis på partikler som omgir partiklene, rapporterte forskere i en ny studie. Ved å lyse opp molekyler, var forskerne i stand til å tolke hvordan andre subatomære partikler endrer fordelingen av en elektrons ladning.

den symmetriske rundheten av elektronene antydet at usynlige partikler ikke er store nok til å skje elektroner i squashed avlange former eller ovaler. Disse funnene bekrefter igjen en langvarig fysikkteori, Kjent Som Standardmodellen, som beskriver hvordan partikler og krefter i universet oppfører seg.

samtidig kan denne nye oppdagelsen reversere flere alternative fysikkteorier som forsøker å fylle ut blankene om fenomener Som Standardmodellen ikke kan forklare. Dette sender noen sannsynligvis svært misfornøyde fysikere tilbake til tegnebrettet, sier Studieforfatter David DeMille, professor ved Institutt For Fysikk Ved Yale University I New Haven, Connecticut.

«det kommer absolutt ikke til Å gjøre noen veldig glade,» fortalte DeMille Live Science.

en velprøvd teori

fordi subatomære partikler ennå ikke kan observeres direkte, lærer forskere om objektene gjennom indirekte bevis. Ved å observere hva som skjer i vakuumet rundt negativt ladede elektroner-antatt å svømme med skyer av ennå usynlige partikler-kan forskere lage modeller av partikkeladferd, Sa DeMille.

Standardmodellen beskriver det meste av samspillet mellom alle materiens byggesteiner, samt kreftene som virker på disse partiklene. I flere tiår har denne teorien vellykket spådd hvordan saken oppfører seg.

det er Imidlertid noen få nagende unntak fra modellens forklarende suksess. Standardmodellen forklarer ikke mørk materie, en mystisk og usynlig substans som utøver en gravitasjonskraft, men gir ikke noe lys. Og modellen tar ikke hensyn til tyngdekraften sammen med de andre grunnleggende kreftene som påvirker saken, ifølge European Organization For Nuclear Research (CERN).

Alternative fysikkteorier gir svar der Standardmodellen faller kort. Standardmodellen forutsier at partikler som omgir elektroner påvirker en elektrons form, men i en slik uendelig skala som å være ganske uoppdagelig ved hjelp av eksisterende teknologi. Men andre teorier antyder at det er uoppdagede tunge partikler som ennå ikke er oppdaget. Den Supersymmetriske Standardmodellen sier at hver partikkel i Standardmodellen har en antimaterie-partner. De hypotetiske tungvektspartiklene ville deformere elektroner i en grad som forskere burde kunne observere, sa forfatterne av den nye studien.

Belyse elektroner

for å teste disse spådommer, nye eksperimenter kikket på elektroner med en oppløsning 10 ganger større enn tidligere innsats, ferdigstilt i 2014; begge undersøkelsene ble utført Av forskningsprosjektet Advanced Cold Molecule Electron Electric Dipole Moment Search (ACME).

forskerne søkte et unnvikende (og uprøvd) fenomen kalt det elektriske dipolmomentet, hvor en elektrons sfæriske form virker deformert – «dented i den ene enden og bulged på den andre,» Forklarte DeMille – på grunn av tunge partikler som påvirker elektronens ladning.

disse partiklene ville være «mange, mange størrelsesordener større» enn partikler spådd Av Standardmodellen, «så Det er en veldig klar måte å fortelle om det er noe nytt som skjer utover Standardmodellen,» Sa DeMille.

FOR DEN nye studien regisserte ACME-forskere en stråle av kalde thoriumoksidmolekyler med en hastighet på 1 million per puls, 50 ganger per sekund, inn i et relativt lite kammer i en kjeller Ved Harvard University. Forskerne zapped molekylene med lasere og studerte lyset reflektert tilbake av molekylene; bøyer i lyset vil peke på et elektrisk dipolmoment.

Men det var ingen vendinger i det reflekterte lyset, og dette resultatet kaster en mørk skygge over fysikkteoriene som forutslo tunge partikler rundt elektroner, sa forskerne. Disse partiklene kan fortsatt eksistere, men de ville være svært forskjellige fra hvordan de har blitt beskrevet i eksisterende teorier, Sa DeMille i en uttalelse.

«Vårt resultat forteller det vitenskapelige samfunn at vi må seriøst revurdere noen av de alternative teoriene,» Sa DeMille.

Mørke funn

mens dette eksperimentet evaluerte partikkeladferd rundt elektroner, gir det også viktige implikasjoner for søket etter mørk materie, Sa DeMille. Som subatomære partikler kan mørk materie ikke observeres direkte. Men astrofysikere vet at det er der, fordi de har observert dens gravitasjonspåvirkning på stjerner, planeter og lys.

«Mye som oss, ser i hjertet av hvor mange teorier har forutsagt-lenge og av meget gode grunner – et signal skal vises—» Sa DeMille. «Og likevel ser de ikke noe, og vi ser ikke noe.»

både mørk materie og nye subatomære partikler som Ikke ble spådd Av Standardmodellen, er ennå ikke direkte oppdaget; likevel tyder en voksende mengde overbevisende bevis på at disse fenomenene eksisterer. Men før forskere kan finne dem, vil noen langvarige ideer om hvordan de ser ut, sannsynligvis bli slettet, La DeMille til.

«Forventninger om nye partikler ser mer og mer ut som de hadde tatt feil,» sa han.

funnene ble publisert online i Dag (Okt. 17) i tidsskriftet Nature.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.