Balansen mellom materie og antimaterie i vårt univers er en grandiose gåte som fysikere har kjempet for å løse i mange tiår. Nå, ved å nøye studere de bittesmå elektronene, har forskere funnet en måte å prikke på i’ene.
I 1897 oppdaget fysiker J. Thomson en partikkel kjent som et elektron. Siden den gang har forskere kjempet for å finne et svar på et veldig interessant spørsmål: er formen på et elektron virkelig en perfekt ball? Basert på hva vi vet om disse partiklene i dag, er dette faktisk tilfelle. I et intervju med Futurism uttalte Mordecai-Mark McLow, en astrofysiker ved American Museum of Natural History, det veldig delikat. Ifølge ham er elektronene runde "innenfor målefeilen." Dessverre, for fysikere, er denne kunnskapen ikke så mye et svar som en hel serie med enda mer sammensatte spørsmål.
Elektroneres sfære: opphetet debatt
I følge den fysiske standardmodellen til universet, etter Big Bang, skal det ha inneholdt like store mengder materie og antimaterie. Samspillet mellom disse to stoffene fører uunngåelig til gjensidig utslettelse på grunn av den såkalte fotoneksplosjonen. I følge denne logikken kan ikke universet i sin nåværende tilstand ganske enkelt ikke eksistere - og likevel ser vi bevis på det motsatte.
Som et resultat er forskere på jakt etter eventuelle tegn på asymmetri i forholdet mellom materie og antimateriell som kan forklare hvorfor det første stoffet er mange ganger mer enn det andre. Hvis elektronene var klumpete, bare omtrent sfæriske, kan dette gi fysikere ledetråden de trenger. Men, dessverre, tilsynelatende er formen deres perfekt. Imidlertid har forskerne ved JILA demonstrert en ny metode for å studere formen til elektronene som kan bidra til å oppdage de ønskede forvrengningene.
Essensen i den nye tilnærmingen, som alt genialt, er ganske enkel. Hvis elektronet hadde et elektrisk dipolmoment (EDM), ville dette indikere dets ikke-sfæriske form. Tidligere i søket etter EDM studerte forskere elektroner i "stråler" av spesifikke atomer og molekyler. Dessverre begrenser bevegelsen av strålen tiden som elektroner kan måles, og det kan være på grunn av denne faktoren at observasjoner ikke har vist tegn til EDM så langt.
JILA-forskerteamet tok en annen tilnærming. I stedet for å studere elektroner i en strøm av nøytrale partikler, isolerte de molekylære ioner av en uorganisk forbindelse kjent som hafnium fluorid ved bruk av et roterende elektrisk felt. I stedet for bare å fly ut i verdensrommet, som for en stråle, begynte ionene å beskrive små sirkler. Dette tillot forskere å spore bevegelsen av elektronene i 0,7 sekunder - 1000 ganger lenger enn i alle tidligere eksperimenter!
Salgsfremmende video:
Mystiske fenomener
Bekreftelse eller tilbakevistelse av elektronens runde form kan virke ubetydelig, men selve faktum å studere egenskapene til elektroner spiller en veldig viktig rolle. For tiden er den rådende oppfatning at fysiske lover forblir ukrenkelige uavhengig av tids bevegelse. Men hvis forskere finner en ikke-null EDM, vil den endre forståelsen av de grunnleggende nivåene i fysikk og potensielt bidra til å løse det store mysteriet om balansen mellom materie og antimateriell, som vi skylder vår eksistens.
Nå, etter vellykket bevise brukbarheten av metoden sin, vil forskere begynne å forbedre den. Lederforsker Eric Cornell har allerede fortalt Science at forskerne tror de vil være i stand til å øke følsomheten, og derav nøyaktigheten til målingene deres, etter en størrelsesorden på bare noen få år.
Andre grupper jobber også med lignende prosjekter for å måle sfærisiteten til elektroner. For eksempel er et team fra Harvard og Yale sikre på at de neste år vil kunne redusere feilen i beregningene sine med 20 ganger. Fysikere ved Imperial College mener at eksisterende metoder, hvis de fungerer riktig, vil tillate 1000 ganger mer nøyaktige beregninger, noe som vil eliminere en rekke kontroversielle teorier sentrert rundt den potensielle EDM for elektroner. Og hvis deres ideelle form til slutt blir bevist, vil fysikere måtte lete etter svaret på et av universets mest fantastiske mysterier et annet sted.
Vasily Makarov
