pomiar pokazuje uporczywą okrągłość elektronu

elektrony są niezwykle okrągłe, a niektórzy fizycy nie są z tego zadowoleni.

nowy eksperyment uchwycił najbardziej szczegółowy widok elektronów do tej pory, wykorzystując lasery do ujawnienia dowodów na cząstki otaczające cząstki, naukowcy donosili w nowym badaniu. Oświetlając cząsteczki, naukowcy byli w stanie zinterpretować, jak inne subatomowe cząstki zmieniają rozkład ładunku elektronu.

symetryczna okrągłość elektronów sugerowała, że niewidoczne cząstki nie są wystarczająco duże, aby pochylić elektrony w zgniecione podłużne kształty lub owale. Odkrycia te po raz kolejny potwierdzają wieloletnią teorię fizyki, znaną jako model standardowy, która opisuje, jak zachowują się cząstki i siły we wszechświecie.

w tym samym czasie to nowe odkrycie może obalić kilka alternatywnych teorii fizyki, które próbują wypełnić luki na temat zjawisk, których Model Standardowy nie może wyjaśnić. To wysyła niektórych prawdopodobnie bardzo niezadowolonych fizyków z powrotem do deski kreślarskiej, powiedział współautor badania David DeMille, profesor na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Yale w New Haven, Connecticut.

„to na pewno nikogo nie uszczęśliwi”

dobrze przetestowana teoria

ponieważ cząstki subatomowe nie mogą być jeszcze bezpośrednio obserwowane, naukowcy dowiadują się o obiektach poprzez pośrednie dowody. Obserwując, co dzieje się w próżni wokół ujemnie naładowanych elektronów-uważanych za roi się od chmur jeszcze niewidzialnych cząstek-naukowcy mogą tworzyć modele zachowania cząstek, powiedział DeMille.

Model Standardowy opisuje większość oddziaływań pomiędzy wszystkimi budulcami materii, a także siły, które działają na te cząstki. Przez dziesięciolecia teoria ta skutecznie przewidywała, jak zachowuje się Materia.

jest jednak kilka dokuczliwych wyjątków od sukcesu modelu. Model Standardowy nie wyjaśnia ciemnej materii, tajemniczej i niewidzialnej substancji, która wywiera przyciąganie grawitacyjne, ale nie emituje światła. Według Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN) model ten nie uwzględnia grawitacji obok innych podstawowych sił wpływających na materię.

alternatywne teorie fizyki oferują odpowiedzi tam, gdzie Model Standardowy zawodzi. Model Standardowy przewiduje, że cząstki otaczające elektrony mają wpływ na kształt elektronu, ale w tak nieskończonej skali, że są praktycznie niewykrywalne przy użyciu istniejącej technologii. Ale inne teorie sugerują, że istnieją jeszcze nieodkryte ciężkie cząstki. Na przykład Supersymetryczny Model Standardowy zakłada, że każda cząstka w modelu standardowym ma partnera antymaterii. Te hipotetyczne ciężkie cząstki deformowałyby elektrony w stopniu, który naukowcy powinni być w stanie zaobserwować-twierdzą autorzy nowego badania.

oświetlanie elektronów

aby przetestować te prognozy, nowe eksperymenty przyjrzały się elektronom w rozdzielczości 10 razy większej niż poprzednie wysiłki, zakończone w 2014 roku; oba badania były prowadzone przez projekt badawczy Advanced Cold Molecule Electron Electric Dipol Moment Search (ACME).

badacze szukali nieuchwytnego (i niesprawdzonego) zjawiska zwanego elektrycznym momentem dipolowym, w którym sferyczny kształt elektronu wydaje się zdeformowany—”wgnieciony na jednym końcu i wybrzuszony na drugim”, wyjaśnił DeMille—z powodu ciężkich cząstek wpływających na ładunek elektronu.

te cząstki byłyby „o wiele, wiele rzędów wielkości większe” niż cząstki przewidywane przez model standardowy, „więc jest to bardzo jasny sposób, aby stwierdzić, czy dzieje się coś nowego poza Modelem Standardowym”, powiedział DeMille.

do nowego badania naukowcy z ACME skierowali wiązkę zimnych cząsteczek tlenku toru z szybkością 1 miliona na impuls, 50 razy na sekundę, do stosunkowo małej komory w piwnicy na Uniwersytecie Harvarda. Naukowcy wykorzystali lasery i zbadali światło odbijane przez cząsteczki; zgięcia w świetle wskazywałyby na elektryczny moment dipolowy.

ale nie było żadnych zwrotów w świetle odbitym, a ten wynik rzuca ciemny cień na teorie fizyki, które przewidywały ciężkie cząstki wokół elektronów, powiedzieli naukowcy. Te cząstki mogą nadal istnieć, ale będą bardzo różne od tego, jak zostały opisane w istniejących teoriach, powiedział DeMille w oświadczeniu.

„nasz wynik mówi społeczności naukowej, że musimy poważnie przemyśleć niektóre alternatywne teorie” – powiedział DeMille.

ciemne odkrycia

podczas gdy ten eksperyment oceniał zachowanie cząstek wokół elektronów, zapewnia również ważne implikacje dla poszukiwania ciemnej materii, powiedział DeMille. Podobnie jak cząstki subatomowe, ciemna materia nie może być bezpośrednio obserwowana. Ale astrofizycy wiedzą, że ona tam jest, ponieważ obserwowali jej grawitacyjny wpływ na gwiazdy, planety i światło.

„podobnie jak my, patrzymy w serce, gdzie wiele teorii przewidywało-od dłuższego czasu i z bardzo dobrych powodów-powinien pojawić się sygnał” – powiedział DeMille. „A jednak oni nic nie widzą, a my nic nie widzimy.”

zarówno ciemna materia, jak i nowe cząstki subatomowe, których nie przewidywał Model Standardowy, nie zostały jeszcze bezpośrednio zauważone; wciąż rosnąca liczba przekonujących dowodów sugeruje, że zjawiska te istnieją. Ale zanim naukowcy będą mogli je znaleźć, niektóre wieloletnie pomysły na to, jak wyglądają, prawdopodobnie będą musiały zostać usunięte-dodał DeMille.

„oczekiwania wobec nowych cząstek wyglądają coraz bardziej tak, jakby się myliły”

17) w czasopiśmie Nature.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.