Форма Электрона Удивительно Круглая

{h1}

Электрон, вопреки предсказаниям, кажется совершенно круглым, что ставит вопросы об одном из фундаментальных строительных блоков вселенной.

Электрон, вопреки предсказаниям, кажется совершенно круглым, что ставит вопросы об одном из фундаментальных строительных блоков вселенной.

Форма электрона относится к форме облака так называемых виртуальных частиц, которые, как считается, окружают безразмерную точку. Ученые предсказали, что это облако будет слегка асферическим в результате отталкивания от его положительных и отрицательных полюсов.

Но теперь физик Джони Хадсон из Имперского колледжа Лондона и его коллеги проанализировали форму электрона в беспрецедентных деталях и обнаружили, что он представляет собой настолько совершенную сферу, насколько это возможно измерить, вплоть до одной миллионной или миллионной части миллиардная часть сантиметра.

«Если бы мы расширили электрон до размеров Солнечной системы, то мы измерили его форму с точностью до ширины человеческого волоса», - сказал Хадсон в интервью WordsSideKick.com.

Среди вопросов, поднятых открытием, является то, почему Вселенная не содержит равных частей электронов и их более редких аналогов антивещества, называемых позитронами. [Самые крутые маленькие частицы в природе]

Космические последствия

Ученые считают, что сами электроны являются точечными объектами, которым не хватает высоты, ширины или глубины. Между тем, казалось бы, пустое пространство, окружающее электрон, «кишит парами частиц и античастиц, которые флотируются и исчезают - так называемые« виртуальные частицы »- поэтому современная физика считает, что электрон неотделим от облака виртуальных частиц, которые окружает это, "объяснил Хадсон.

В то время как точное измерение этого облака находится за пределами возможностей современных методов, ученые предсказали, что оно будет почти, но не точно, сферой. Электрон можно рассматривать как нечто вроде крошечной батареи, в комплекте с положительными и отрицательными полюсами, и это притяжение с противоположных полюсов в принципе исказит форму облака.

Хотя это искажение было бы чрезвычайно незначительным, последствия были бы в космическом масштабе. Например, эта аберрация может объяснить, «почему Вселенная, кажется, состоит почти полностью из материи и без антивещества», сказал Хадсон. «Современные физические теории предсказывают, что должно быть примерно равное количество вещества и антивещества».

Если бы электрон не был круглым, он мог бы вести себя не так, как позитрон, что могло бы объяснить загадку антивещества. Любая разница может объяснить, почему материя кажется более распространенной, чем антивещество.

Стандартная модель физики элементарных частиц в настоящее время предсказывает, что любое искажение формы электрона слишком мало, чтобы его можно было обнаружить, что в 100 миллиардов раз превышает чувствительность современных экспериментов. Тем не менее, «почти все физики считают, что наша нынешняя теория физики элементарных частиц не является основной и конечной», сказал Хадсон.

Например, модификации стандартной модели необходимы для того, чтобы потенциально объяснить, что такое темная материя? этот невидимый, пока еще неопознанный компонент, который составляет около 85 процентов всей материи во вселенной? возможно. Многие из этих модификаций, такие как теория, известная как суперсимметрия, предполагают, что электроны должны иметь гораздо более искривленную форму, чем предполагает стандартная модель.

Как измерить электрон

Эксперименты исследователей включали импульсы запуска молекул монофторида иттербия между наэлектризованными пластинами. Затем ученые использовали лазеры, чтобы измерить, как молекулы скручиваются в этих электрических полях, чтобы определить форму их электронов. Они контролировали 25 миллионов таких импульсов.

«Сложность в том, что мы пытаемся измерить такой крошечный эффект», - сказал Хадсон. «Чтобы выразить это в контексте: если вы серьезно думаете, и ваши нейроны сжигаются, они генерируют невероятно крошечное магнитное поле. Это магнитное поле достаточно велико, чтобы исказить движение электрона до такой степени, что наш эксперимент будет испорчен».

В связи с этим им пришлось тщательно защищать свои инструменты от магнитных полей, в том числе использовать металлическое экранирование и специальное лабораторное оборудование, которое не генерирует магнитные поля.

Хотя их измерения показывают, что электрон является сферическим, «пространство для маневра все еще остается - электрон может быть очень слегка искажен, и с нашим уровнем точности мы бы не наблюдали это искажение», - сказал Хадсон.

«Смысл нашей работы заключается в том, что стандартная модель физики элементарных частиц еще не была опровергнута, а теории, выходящие за ее пределы, были ограничены, но также еще не опровергнуты».

Например, новые измерения накладывают строгие ограничения на одну из наиболее популярных теорий для расширения стандартной модели, суперсимметрии, сказал он.

Ученые уже работают над дальнейшим улучшением их точности.

«Результат впечатляет, потому что мы узнаем что-то новое об одном из основных компонентов материи», - сказал Хадсон. «Результаты проливают свет на новые теории физики элементарных частиц».

Хадсон и его коллеги подробно описывают свои выводы в выпуске журнала «Природа» от 26 мая.

Следите за WordsSideKick.com, чтобы быть в курсе последних научных новостей и открытий в Twitter @wordssidekick и на Facebook.





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com