Formen På Elektron Er Overraskende Rund

elektronen, mot spådommer, ser ut til å være helt rund, og reiser spørsmål om en av de grunnleggende byggesteinene i universet.

en elektrons form refererer til skyen av såkalte virtuelle partikler som antas å omgir et dimensjonsløst punkt. Forskere har spådd at denne skyen ville være litt asfærisk som følge av trekk fra sine positive og negative poler.

men nå fysiker Jony Hudson Av Imperial College London og hans kolleger har analysert formen på elektron i enestående detalj, og fant det å være så mye en perfekt sfære som kan måles, ned til mindre enn en milliondel av en milliondel av en milliarddel av en centimeter.

» Hvis vi skulle utvide elektronen til å være størrelsen på solsystemet, så har Vi målt sin form nøyaktig til mindre enn bredden på et menneskehår,» Fortalte Hudson LiveScience.

blant spørsmålene funnet reiser, er hvorfor universet ikke inneholder like store deler av elektroner og deres sjeldnere antimatter-kolleger, kalt positroner.

Kosmiske konsekvenser

Forskere tror elektroner selv er punktlignende objekter som mangler høyde, bredde eller dybde overhodet. I mellomtiden er det tilsynelatende tomme rommet som omgir elektronen «vrimlet med par partikler og antipartikler som flåter inn og ut av eksistensen-såkalte» virtuelle partikler — – så moderne fysikk ser elektronen som uadskillelig fra skyen av virtuelle partikler som omgir Den, » Forklarte Hudson.

mens nøyaktig måling av denne skyen er utenfor evnen til moderne metoder, har forskere spådd at det er nesten, men ikke nøyaktig, en sfære. Et elektron kan tenkes på noe som et lite batteri, komplett med positive og negative poler, og dette trekk fra motsatte poler i prinsippet ville fordreie skyens form.

selv om denne forvrengningen ville være ekstraordinært liten, ville konsekvensene være på en kosmisk skala. For eksempel kan denne aberrasjonen forklare «hvorfor universet ser ut til å være laget av nesten helt materie og ingen antimaterie,» Sa Hudson. «De nåværende teoriene om fysikk forutsier at det skal være omtrent like store mengder materie og antimaterie.»

Hvis elektronen ikke var rund, kan den oppføre seg annerledes enn positronen, noe som ville gi en mulig forklaring på antimatterens gåte. Enhver forskjell kan forklare hvorfor saken virker mer utbredt enn antimaterie.

standardmodellen for partikkelfysikk forutser for tiden at enhver forvrengning i et elektrons form er altfor liten til å oppdage, og er rundt 100 milliarder ganger utover følsomheten til dagens eksperimenter. Men «nesten alle fysikere tror at vår nåværende teori om partikkelfysikk ikke er alt og alt,» Sa Hudson.

for eksempel er endringer i standardmodellen nødvendig for å potensielt forklare hvilken mørk materie ? den usynlige, ennå uidentifiserte komponenten som utgjør om lag 85 prosent av all materie i universet ? kanskje. Mange av disse modifikasjonene, som en teori kjent som supersymmetri, foreslår at elektroner skal være langt mer forvrengt i form enn standardmodellen antyder.

hvordan måle et elektron

forskernes eksperimenter involvert avfyring pulser av ytterbium monofluorid molekyler mellom elektrifiserte plater. Forskerne brukte deretter lasere til å måle hvordan molekylene vridd i disse elektriske feltene for å utlede formen på deres elektroner. De overvåket 25 millioner slike pulser.

«vanskeligheten er at vi prøver å måle en så liten effekt,» Sa Hudson. «For å sette det i sammenheng: hvis du tenker hardt og nevronene dine brenner, genererer de et utrolig lite magnetfelt. Dette magnetfeltet er stort nok til å forvride en elektronbevegelse i den grad eksperimentet vårt er bortskjemt.»

som sådan måtte de omfattende skjerme sine instrumenter mot magnetfelt, inkludert bruk av metallskjerming og tilpasset laboratorieutstyr som ikke genererer magnetfelt.

selv om deres målinger tyder på at elektronen er sfærisk, » er det fortsatt wiggle — rommet-elektronen kan være svært forvrengt, og med vårt nøyaktighetsnivå ville Vi ikke ha observert den forvrengningen,» Sa Hudson.

» implikasjonen av vårt arbeid er at standardmodellen for partikkelfysikk ikke har blitt motbevist ennå, og teoriene som går utover det har blitt begrenset, men ennå ikke motbevist heller.»

for eksempel satte de nye målingene sterke grenser for en av de mer populære teoriene for å utvide standardmodellen, supersymmetri, sa han.

forskerne er allerede i arbeid for å forbedre presisjonen ytterligere.

«resultatet er spennende fordi vi finner ut noe nytt om en av de grunnleggende byggesteinene i saken,» Sa Hudson. «Resultatene kaster lys over nye teorier om partikkelfysikk.»

Hudson og hans kolleger beskriver sine funn i 26.mai-utgaven Av tidsskriftet Nature.

Følg LiveScience for det siste innen vitenskap nyheter og funn På Twitter @livescience og På Facebook.

Siste nytt

{{ artikkelnavn }}

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.