Elektroni su okrugli

Do danas je najpreciznije mjerenje dipolnog trenutka elektronički iznenađujuće manje asferično

Laserski sustav © Joe Smallman
čitati naglas

Elektroni su mnogo zaobljeniji nego što to predviđa zajednička mudrost: ako bi bili napunjeni veličinom Sunčevog sustava, odstupanje od savršene sfere bilo bi manje od širine kose. To su sada utvrdili britanski istraživači s eksperimentom razvijenim tijekom deset godina. Njihov rezultat, koji je sada objavljen u časopisu Nature, predstavlja najtačnije mjerenje električnog dipolnog momenta elektrona i njegovog oblika.

Elektron je jedna od najčešćih i istodobno jedna od elementarnih čestica koja je posebno dobro raspoređena za bilo kakvo promatranje ili mjerenje. Njegov naboj i masa već su dobro poznati, kao i njegov polaritet, koji mu daje električni dipolni trenutak. Ali njegovu veličinu, oblik ili strukturu ne mogu se shvatiti niti mjeriti. Prema teoriji, elektron ne bi trebao biti okrugao, već asferičnog oblika, jer bi, prema uobičajenoj doktrini, dipolni trenutak također trebao utjecati na njegov prostorni oblik.

Deset godina lupa mjernim eksperimentom

Ali dosad je mjerenje električnog dipolnog momenta i time zaključivanje oblika elektrona bilo izuzetno teško, ako ne i nemoguće. Jer, prema standardnom modelu fizike čestica, moment dipola je previše premali da bi se mogao registrirati s trenutnim instrumentima. Jony Hudson i njegovi kolege iz Centra za hladnu materiju Imperial Collegea u Londonu, međutim, u više od deset godina rada razvili su pokušaj s kojim se može utvrditi dipolni trenutak - a time i „zaokruženost“ elektrona - s prethodno neopravdanom točnošću.

Za svoje istraživanje, istraživači su koristili dipolarnu molekulu iterbijum fluorid kao dobavljač elektrona. Vrlo preciznim laserom oni napadaju impulse molekula. Pomoću detektora fluorescencije, električnog i magnetskog polja, oni su manipulirali elektronima u molekuli tako da su svi poprimili određeno stanje pobuđenja. Zapravo, da su elektroni malo zaobljeni, kao što teorija sugerira, oni bi se morali malo posrnuti oko svoje osi, mijenjajući oblik cijele molekule

Dhiren Kara na poslu Mike Tarbutt

Manje od širine kose o veličini Sunčevog sustava

No mjerenja nisu pokazala znakove takvog naleta. Umjesto toga, sve ukazuje da su elektroni vrlo okrugli. Ako ne, odstupanje od savršene sfere je manje od 0, 0000000000000000000000001 centimetara. Kad bi se elektron naduvao veličinom cijelog Sunčevog sustava, odstupanje bi bilo upravo širina ljudske dlake. prikaz

"Vrlo smo sretni što smo uspjeli proširiti svoje znanje o jednom od osnovnih gradivnih dijelova materije", objašnjava Hudson. Bilo je to vrlo teško mjerenje, ali ovo znanje omogućit će nam da poboljšamo svoje teorije fundamentalne fizike. Ljudi se često čude kad čuju da naše fizičke teorije još nisu u potpunosti razvijene, ali u stvari se neprestano usavršavaju i poboljšavaju vršeći sve preciznija mjerenja poput učinite to ovdje

Novo svjetlo o pitanju antimaterije

Novi uvid nije važan samo za fiziku čestica, već baca i novo svjetlo na veliko pitanje fizike i kosmologije: Zašto je danas toliko materije, iako i materije i antimaterije nakon Velikog praska? moraju nastati jednaki dijelovi i oba se dodirom odmah ugasiti jedan drugoga? Danas fizičari vjeruju da bi malene razlike u ponašanju obiju vrsta čestica mogle potencijalno dati prednost materiji. Da elektroni nisu okrugli, kako je sada navedeno, već prilično eliptični, to bi bio dokaz da su materija i antimaterija doista drugačiji nego što se mislilo. No, izgleda da se barem u ovom pogledu ne čini tako. (Priroda, 2011; DOI: 10.1038 / priroda10104)

(Nature / Imperial College London, 26. svibnja 2011. - NPO)