mostra a redondeza teimosa do elétron

os elétrons são extremamente redondos, e alguns físicos não estão satisfeitos com isso.Um novo experimento capturou a visão mais detalhada dos elétrons até o momento, usando lasers para revelar evidências de partículas ao redor das partículas, relataram pesquisadores em um novo estudo. Ao iluminar moléculas, os cientistas foram capazes de interpretar como outras partículas subatômicas alteram a distribuição da carga de um elétron.

a redondeza simétrica dos elétrons sugeriu que partículas invisíveis não são grandes o suficiente para distorcer os elétrons em formas oblongas esmagadas, ou ovais. Essas descobertas mais uma vez confirmam uma teoria física de longa data, conhecida como modelo padrão, que descreve como as partículas e forças no universo se comportam.Ao mesmo tempo, esta nova descoberta poderia derrubar várias teorias de física alternativa que tentam preencher os espaços em branco sobre fenômenos que o modelo padrão não pode explicar. Isso envia alguns físicos provavelmente muito descontentes de volta à prancheta, disse o co-autor do estudo David DeMille, professor do Departamento de Física da Universidade de Yale em New Haven, Connecticut.”Certamente não vai deixar ninguém muito feliz”, disse DeMille ao Live Science.

uma teoria bem testada

como as partículas subatômicas ainda não podem ser observadas diretamente, os cientistas aprendem sobre os objetos por meio de evidências indiretas. Ao observar o que acontece no vácuo em torno de elétrons carregados negativamente—pensado para ser repleta de nuvens de ainda invisível de partículas—os pesquisadores podem criar modelos de comportamento de partículas, DeMille, disse.

o modelo padrão descreve a maioria das interações entre todos os blocos de construção da matéria, bem como as forças que atuam sobre essas partículas. Por décadas, essa teoria previu com sucesso como a matéria se comporta.

no entanto, existem algumas exceções incômodas ao sucesso explicativo do modelo. O modelo padrão não explica a matéria escura, uma substância misteriosa e invisível que exerce uma atração gravitacional, mas não emite luz. E o modelo não explica a gravidade ao lado das outras forças fundamentais que influenciam a matéria, de acordo com a Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN).

as teorias da física alternativa oferecem respostas onde o modelo padrão fica aquém. O modelo padrão prevê que as partículas que cercam os elétrons afetam a forma de um elétron, mas em uma escala infinitesimal que seja praticamente indetectável usando a tecnologia existente. Mas outras teorias sugerem que existem partículas pesadas ainda não descobertas. Por exemplo, o modelo padrão Supersimétrico postula que cada partícula no modelo padrão tem um parceiro de antimatéria. Essas partículas pesadas hipotéticas deformariam elétrons em um grau que os pesquisadores deveriam ser capazes de observar, disseram os autores do novo estudo.

Iluminando elétrons

Para testar essas previsões, novas experiências examinou elétrons em uma resolução 10 vezes maior do que os esforços anteriores, concluído em 2014; ambas as investigações foram conduzidas pelo Projeto de pesquisa Advanced Cold Molecule Electron Electric Dipole Moment Search (ACME).Os pesquisadores buscaram um fenômeno indescritível (e não comprovado) chamado momento dipolo elétrico, no qual a forma esférica de um elétron parece deformada—”amassada em uma extremidade e protuberante na outra”, explicou DeMille—por causa de partículas pesadas influenciando a carga do elétron.Essas partículas seriam ” muitas, muitas ordens de magnitude maiores “do que as partículas previstas pelo modelo padrão,” então é uma maneira muito clara de dizer se há algo novo acontecendo além do Modelo Padrão”, disse DeMille.Para o novo estudo, os pesquisadores da ACME dirigiram um feixe de moléculas frias de óxido de tório a uma taxa de 1 milhão por pulso, 50 vezes por segundo, em uma câmara relativamente pequena em um porão na Universidade de Harvard. Os cientistas zapped as moléculas com lasers e estudaram a luz refletida de volta pelas moléculas; curvas na luz apontariam para um momento dipolo elétrico.Mas não houve reviravoltas na luz refletida, e esse resultado lança uma sombra escura sobre as teorias da física que previram partículas pesadas em torno de elétrons, disseram os pesquisadores. Essas partículas ainda podem existir, mas seriam muito diferentes de como foram descritas nas teorias existentes, disse DeMille em um comunicado.”Nosso resultado diz à comunidade científica que precisamos repensar seriamente algumas das teorias alternativas”, disse DeMille. Embora este experimento tenha avaliado o comportamento das partículas em torno dos elétrons, ele também fornece implicações importantes para a busca por matéria escura, disse DeMille. Como partículas subatômicas, a matéria escura não pode ser observada diretamente. Mas os astrofísicos sabem que está lá, porque observaram seu impacto gravitacional em estrelas, planetas e luz.

“muito parecido conosco, estão olhando no coração de onde muitas teorias têm previsto – por um longo tempo e por razões muito boas—um sinal deve aparecer”, disse DeMille. “E, no entanto, eles não estão vendo nada, e não estamos vendo nada.”Tanto a matéria escura quanto as novas partículas subatômicas que não foram previstas pelo modelo padrão ainda não foram diretamente detectadas; ainda assim, um crescente corpo de evidências convincentes sugere que esses fenômenos existem. Mas antes que os cientistas possam encontrá-los, algumas idéias de longa data sobre como eles se parecem provavelmente precisarão ser descartadas, acrescentou DeMille.”As expectativas sobre novas partículas estão parecendo cada vez mais como se estivessem erradas”, disse ele.

os resultados foram publicados on – line hoje (Oct. 17) na revista Nature.

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