Najpresnejší pohľad na elektrón nás vedie bližšie k pochopeniu vesmíru

, Autor: Tlačové správy z vedy

Vedecká komunita si môže vydýchnuť. Elektrón je stále okrúhly.

Aspoň zatiaľ.

V novej štúdii skúmali výskumníci na univerzitách Northwestern, Harvard a Yale tvar elektrónového náboja s bezprecedentnou presnosťou, aby potvrdili, že je dokonale sférický. Mierne stlačený náboj mohol naznačiť neznáme ťažko detegovateľné ťažké častice v blízkosti elektrónov, objav, ktorý by mohol rozdeliť globálnu fyzikálnu komunitu.

"Ak by sme zistili, že tvar nie je okrúhly, bol by to najdôležitejší výsledok vo fyzike za posledných niekoľko desaťročí," povedal Gerald Gabrielse, ktorý viedol výskum na Northwestern univerzite. "Naše zistenie je však stále rovnako vedecky významné, pretože posilňuje Štandardný model částicovej fyziky a vylučuje alternatívne modely."

Štúdia bude zverejnená 18. októbra v časopise Nature. Okrem Gabrielse, výskum viedol John Doyle,profesor fyziky na Harvarde a David DeMille, profesor fyziky v Yale. Trio je vedením Advanced Cold Molecule Electron (ACME) Electric Dipole Moment Search financovaného National Science Foundation (NSF).

Sub-štandardný štandardný model

Dlhoročná teória, štandardný model časticovej fyziky opisuje väčšinu základných síl a častíc vo vesmíre. Model je matematickým obrazom reality a žiadne zatiaľ vykonané laboratórne experimenty mu neodporujú.

Tento nedostatok rozporov už desiatky rokov udivuje fyzikov.

"Štandardný model nemôže byť správny, pretože nedokáže predpovedať, prečo existuje vesmír," povedal Gabrielse, profesor fyziky na Northwesternskej univerzite v Weinbergu. "To je dosť veľká medzera."

Gabrielse a jeho kolegovia z ACME strávili svoju kariéru tým, že sa pokúsili uzavrieť túto medzeru preskúmaním predpovedí štandardného modelu a potom sa ich snažili potvrdiť pomocou experimentov v laboratóriu.

Pri pokusoch o "opravu" štandardného modelu, mnoho alternatívnych modelov predpovedá, že elektrón je len zdanlivo uniformná sféra, v skutočnosti je asymetricky stlačený. Jeden takýto model, nazývaný Supersymmetrický model, uvádza, že neznáme, ťažké subatomárne častice ovplyvňujú elektrón, v dôsledku čoho zmení svoj perfektný sférický tvar - ide o nedokázaný jav nazývaný "elektrický dipólový moment." Tieto neobjavené, ťažšie častice by mohli byť zodpovedné za niektoré najzávažnejšie vesmírne tajomstvá a mohli by vysvetliť, prečo je vesmír vyrobený z hmoty namiesto antihmoty.

"Takmer všetky alternatívne modely hovoria, že elektrónový náboj môže byť stlačený, len sme ho neskúmali s dostatočne veľkou presnosťou/citlivoťou," povedal Gabrielse, zakladajúci riaditeľ nového Centra pre Fundamentálnu Fyziku na Northwetern univerzite. "Preto sme sa rozhodli, pozrieť sa na to s vyššou presnosť než ktokoľvek predtým."

Stlačenie alternatívnych teórií

Tím ACME skúmal túto otázku tak, že vystrelil lúč chladných molekúl oxidu tóriového do komory s veľkosťou veľkého stola. Výskumníci potom študovali svetlo vyžarované z molekúl. Kmitajúce svetlo by indikovalo elektrický dipólový moment. Keď sa intenzita svetla nemenila, výskumný tím dospel k záveru, že tvar elektrónov bol v skutočnosti okrúhly a potvrdil predikciu modelu. Žiadny dôkaz elektrického dipólového momentu neznamená žiadny dôkaz týchto hypotetických ťažších častíc. Ak tieto častice existujú vôbec, ich vlastnosti sa líšia od tých, ktoré predpovedali teoretici.

"Náš výsledok hovorí vedeckej komunite, že musíme vážne prehodnotiť niektoré alternatívne teórie," povedal DeMille.

V roku 2014 tím ACME vykonal rovnaké meranie jednoduchším prístrojom. Použitím vylepšených laserových metód a rôznych laserových frekvencií bol súčasný experiment rádovo citlivejší ako jeho predchodca.

"Ak by elektrón mal veľkosť Zeme, mohli by sme zistiť, či je centrum Zeme vzdialené o vzdialenosť miliónkrát menšiu ako je ľudský vlas," vysvetlil Gabrielse. "Tak veľmi je citlivé naše zariadenie."

Gabrielse, DeMille, Doyle a ich tímy plánujú pokračovať v ladení svojho experimentu, aby robili stále presnejšie merania. Kým výskumníci nenachádzajú dôkazy o opaku, zostane elektrónu okrúhly tvar a tajomstvá vesmíru.

"Vieme, že štandardný model je nesprávny, ale nezdá sa, že by sme videli, kde je to nesprávny. Je ako obrovský tajomný román," povedal Gabrielse. "Mali by sme byť veľmi opatrní pri vytváraní predpokladov, že sa blížime k vyriešeniu tajomstva, ale mám veľkú nádej, že sa blížime k potrebnej úrovni presnosti."

Autorka tlačovej správy: Amanda Morris

Zdroj: news.northwestern.edu

 

 

Kľúčové slová
jadrová fyzika
Po kliknutí na vybrané kľúčové slovo sa vám automaticky zobrazia všetky súvisiace články na pc.sk

Poslať nový komentár

TOPlist