arată rotunjimea încăpățânată a electronului

electronii sunt extrem de rotunzi, iar unii fizicieni nu sunt mulțumiți de asta.

un nou experiment a capturat cea mai detaliată vizualizare a electronilor până în prezent, folosind lasere pentru a dezvălui dovezi ale particulelor care înconjoară particulele, au raportat cercetătorii într-un nou studiu. Prin aprinderea moleculelor, oamenii de știință au reușit să interpreteze modul în care alte particule subatomice modifică distribuția încărcăturii unui electron.

rotunjimea simetrică a electronilor a sugerat că particulele nevăzute nu sunt suficient de mari pentru a înclina electronii în forme alungite sau ovale. Aceste descoperiri confirmă încă o dată o teorie fizică de lungă durată, cunoscută sub numele de modelul Standard, care descrie modul în care se comportă particulele și forțele din univers.

în același timp, această nouă descoperire ar putea răsturna mai multe teorii ale fizicii alternative care încearcă să completeze golurile despre fenomene pe care modelul Standard nu le poate explica. Acest lucru îi trimite pe unii fizicieni probabil foarte nemulțumiți înapoi la tablă, a declarat co-autorul studiului David DeMille, profesor la Departamentul de fizică de la Universitatea Yale din New Haven, Connecticut.

„cu siguranță nu va face pe nimeni foarte fericit”, a spus DeMille pentru Live Science.

o teorie bine testată

deoarece particulele subatomice nu pot fi încă observate direct, oamenii de știință învață despre obiecte prin dovezi indirecte. Observând ce se întâmplă în vid în jurul electronilor încărcați negativ—despre care se crede că roiesc de nori de particule încă nevăzute-cercetătorii pot crea modele de comportament al particulelor, a spus DeMille.

modelul standard descrie majoritatea interacțiunilor dintre toate elementele de bază ale materiei, precum și forțele care acționează asupra acestor particule. De zeci de ani, această teorie a prezis cu succes modul în care se comportă Materia.

cu toate acestea, există câteva excepții sâcâitoare la succesul explicativ al modelului. Modelul Standard nu explică materia întunecată, o substanță misterioasă și invizibilă care exercită o atracție gravitațională, dar nu emite lumină. Iar modelul nu ține cont de gravitație alături de celelalte forțe fundamentale care influențează Materia, potrivit Organizației Europene pentru Cercetare Nucleară (CERN).

teoriile fizicii Alternative oferă răspunsuri în cazul în care modelul Standard se încadrează scurt. Modelul standard prezice că particulele din jurul electronilor afectează forma unui electron, dar la o scară atât de infinitezimală încât sunt destul de nedetectabile folosind tehnologia existentă. Dar alte teorii sugerează că există particule grele încă nedescoperite. De exemplu, modelul standard Supersimetric susține că fiecare particulă din modelul Standard are un partener antimaterie. Aceste particule ipotetice grele ar deforma electronii într-o măsură pe care cercetătorii ar trebui să o poată observa, au spus autorii noului studiu.

electroni iluminatori

pentru a testa aceste predicții, noi experimente au privit electronii la o rezoluție de 10 ori mai mare decât eforturile anterioare, finalizate în 2014; ambele investigații au fost efectuate de proiectul de cercetare Advanced Cold Molecule Electron electric dipol Moment Search (ACME).

cercetătorii au căutat un fenomen evaziv (și nedovedit) numit momentul dipolului electric, în care forma sferică a unui electron apare deformată—”îndoită la un capăt și umflată la celălalt”, a explicat DeMille—din cauza particulelor grele care influențează sarcina electronului.

aceste particule ar fi „cu multe, multe ordine de mărime mai mari” decât particulele prezise de modelul Standard, „deci este o modalitate foarte clară de a spune dacă se întâmplă ceva nou dincolo de modelul Standard”, a spus DeMille.

pentru noul studiu, cercetătorii ACME au direcționat un fascicul de molecule de oxid de toriu rece la o rată de 1 milion pe puls, de 50 de ori pe secundă, într-o cameră relativ mică dintr-un subsol de la Universitatea Harvard. Oamenii de știință au zapped moleculele cu lasere și au studiat lumina reflectată înapoi de molecule; îndoirile în lumină ar indica un moment dipol electric.

dar nu au existat răsuciri în lumina reflectată, iar acest rezultat aruncă o umbră întunecată asupra teoriilor fizicii care au prezis particule grele în jurul electronilor, au spus cercetătorii. Aceste particule ar putea exista în continuare, dar ar fi foarte diferite de modul în care au fost descrise în teoriile existente, a spus DeMille într-o declarație.

„rezultatul nostru spune comunității științifice că trebuie să regândim serios unele dintre teoriile alternative”, a spus DeMille.

descoperiri întunecate

în timp ce acest experiment a evaluat comportamentul particulelor în jurul electronilor, acesta oferă, de asemenea, implicații importante pentru căutarea materiei întunecate, a spus DeMille. Ca și particulele subatomice, materia întunecată nu poate fi observată direct. Dar astrofizicienii știu că este acolo, pentru că i-au observat impactul gravitațional asupra stelelor, planetelor și luminii.

” la fel ca noi, căutăm în inima în care multe teorii au prezis—de mult timp și din motive foarte bune—un semnal ar trebui să apară”, a spus DeMille. „Și totuși, ei nu văd nimic, iar noi nu vedem nimic.”

atât materia întunecată, cât și noile particule subatomice care nu au fost prezise de modelul Standard nu sunt încă observate direct; totuși, un număr tot mai mare de dovezi convingătoare sugerează că aceste fenomene există. Dar, înainte ca oamenii de știință să le poată găsi, unele idei de lungă durată despre cum arată vor trebui probabil eliminate, a adăugat DeMille.

„așteptările cu privire la noile particule arată din ce în ce mai mult ca și cum ar fi fost greșite”, a spus el.

rezultatele au fost publicate online astăzi (Oct. 17) în revista Nature.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.