• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
07.07.2023
Сергей Васильев
2
2 854

Новые эксперименты подтвердили, что электроны «круглые»

5.7

Американские физики снова измерили дипольный момент электрона, который мог бы придавать им слегка деформированную форму. Несмотря на рекордную точность экспериментов, никакой асимметрии обнаружить не удалось.

©JILA, Steven Burrows
©JILA, Steven Burrows / Автор: Михаил Григорьев

Электрон — заряженная частица, несущая элементарный, минимально возможный заряд. Однако заряд может быть распределен между полюсами электрона неравномерно, делая его слабым диполем. Такая асимметрия могла бы помочь с объяснением загадки доминирования материи над антиматерией, поэтому физики пытаются измерить дипольный момент электрона с максимальной точностью. Новые эксперименты довели эту точность до рекордных значений, однако ничего подобного снова не заметили: электрон оказался «круглым». Отчет о работе опубликован в журнале Science.

Теоретически после Большого взрыва во Вселенной должно было появиться равное количество материи и антиматерии. Это ключевая ее черта: если бы материи и антиматерии было одинаково, они аннигилировали бы друг друга, и возникновение звезд и всего остального было бы невозможно. Поэтому физики пытаются измерить дипольный момент электрона с максимальной точностью: фактически это может стать ключом к разгадке самой возможности нашего существования.

Сегодня в космосе явно доминирует обычная материя, а антиматерии практически нет. Этот дисбаланс остается одной из самых больших загадок современной физики, и для его объяснения выдвинуто множество гипотез. Некоторые из них требуют разного рода асимметричности в строении субатомных частиц — например, неравномерного распределения заряда в электроне, которое делает его слабым диполем. Однако измерения электрического дипольного момента электрона пока не обнаруживают никакой асимметрии. Это показали и новые эксперименты, проведенные с рекордной точностью.

Эрик Корнелл (Eric Cornell) и его коллеги из Университета Колорадо и Национального института стандартов и технологий США измеряли дипольный момент электронов в молекулах фторида гафния, где они находятся под влиянием мощнейшего электрического поля, достигающего 20 миллиардов вольт на сантиметр. Молекулы ионизировали и подвешивали в глубоком вакууме, подвергали дополнительному воздействию внешнего поля и измеряли энергетическое состояние электронов с помощью лазера.

Поведение электронов в таких условиях зависит от их электрического дипольного момента. Авторы работы сравнивают это с яйцом, которое не может стабильно стоять на одном своем конце и под действием гравитации обязательно завалится на бок. Также и в электроне: если заряды в нем распределены неравномерно, под действием внешнего поля они должны менять ориентацию определенным образом. Но, как ровная сфера устойчиво лежит на столе, так и полностью симметричный электрон не будет переходить с одного энергетического уровня на другой в зависимости от направления внешнего поля.

Именно второй вариант зарегистрировали физики в экспериментах, показав, что дипольного момента у электронов нет. По словам ученых, точность измерений более чем вдвое превысила предыдущие результаты. «Если бы электрон был размером с Землю, любая существующая асимметрия не превышала бы радиуса одиночного атома», — добавила Таня Русси (Tanya Roussy), одна из авторов работы.

Существование дипольного момента электрона может быть описано как продукт влияния виртуальных частиц, которые непрерывно появляются и исчезают на его границах. Но теперь мы знаем, что если дипольный момент и есть, то он исчезающе мал, а создавать его способны лишь экстремально массивные частицы, энергия которых достигает трех-четырех тераэлектронвольт (эВ). Для сравнения: масса протона составляет 940 мегаэлектронвольт, а того же электрона — 0,5 мегаэлектронвольта.

Частицы такой массы не позволит обнаружить даже Большой адронный коллайдер, и если асимметрия электрона действительно существует, то выявить ее помогут лишь еще более мощные инструменты следующих поколений. Кроме того, повышенная точность новых измерений с практической точки зрения может означать, что даже если какая-то асимметрия у электрона есть, она так мала, что объяснить с ее помощью дисбаланс материи и антиматерии во Вселенной не получится. Возможно, стоит усилить поиски альтернативных объяснений этому важнейшему явлению.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
10 часов назад
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Позавчера, 12:09
Татьяна

Ученые из Китая проанализировали состав древнейших цирконов с помощью машинного обучения. В этих минералах хранится информация о процессах в недрах планеты. По мнению авторов нового исследования, все указывает на то, что перемещения плит в литосфере происходили уже в катархее, 4,2 миллиарда лет назад, то есть гораздо раньше предыдущих оценок.

Вчера, 12:45
Татьяна

Открытая недавно планета LHS 1140 b заинтересовала ученых как потенциально обитаемая. В новой работе канадские исследователи подтвердили, что это, скорее всего, мир с теплым океаном, окутанным насыщенной азотом атмосферой.

Позавчера, 12:09
Татьяна

Ученые из Китая проанализировали состав древнейших цирконов с помощью машинного обучения. В этих минералах хранится информация о процессах в недрах планеты. По мнению авторов нового исследования, все указывает на то, что перемещения плит в литосфере происходили уже в катархее, 4,2 миллиарда лет назад, то есть гораздо раньше предыдущих оценок.

8 июля
Полина Меньшова

Ученые из Великобритании предложили психофизиологическую модель, объясняющую, как именно физические упражнения облегчают симптомы депрессии. Особенно она применима к аэробной нагрузке, например ходьбе, подъему по лестнице, бегу.

9 июля
Татьяна

Если человек не может однозначно интерпретировать какое-то визуальное явление, у него возникает желание рассмотреть его получше. Американские ученые впервые продемонстрировали, что происходит в этот момент в мозге.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария
-
0
+
Комментарий удален пользователем или модератором...
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно