"Необходимо е да поправим математиката си, за да бъде по-близо до реалността", отбелязва Таня Руси (Tanya Roussy), дипломант в изследователската група на Корнел в JILA. "Търсим местата, където може да съществува тази асиметрия, за да можем да разберем откъде се е появила. Електроните са фундаментални частици и тяхната симетрия ни говори за симетрията на Вселената."
Корнел, Руси и техният екип от NIST и JILA наскоро поставят рекорд за прецизно измерване на eEDM, подобрявайки предишните измервания 2,4 пъти.
Mingyu Fan et al, Probing fundamental particles with molecules, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adi8499, www.science.org/doi/10.1126/science.adi8499
Tanya S. Roussy et al, An improved bound on the electron's electric dipole moment, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adg4084
Източник: Why does matter exist? Roundness of electrons may hold clues, Rebecca Jacobson, National Institute of Standards and Technology
Справка:
Колко точно е това? Ако електронът бе с размерите на Земята, тяхното изследване установява, че всяка съществуваща асиметрия би била по-малка от радиуса на един атом, обяснява Руси.
"Открихме, че до момента на нашето измерване електронът е симетричен. Ако бяхме установили, че е различен от нула, това щеше да е голям проблем", добавя Руси. "Най-добрият залог е да има екипи от учени по целия свят, които да разглеждат различни варианти. Ако всички продължим да изследваме истината, в крайна сметка някой ще я открие".
В първите мигове на нашата Вселена безброй протони, неутрони и електрони са се образували заедно със своите аналози от антиматерия. С разширяването и охлаждането на Вселената почти всички тези частици материя и антиматерия се срещнали и анихилирали взаимно, оставяйки след себе си само фотони или светлинни проблясъци.
Експериментът им позволил да имат по-дълго време за измерване в сравнение с предишни опити, което им осигурило по-голяма степен на точност. Независимо от това, измерванията на екипа показват, че електроните не променят енергийните си нива, което показва, че доколкото в момента можем да измерваме, електроните са абсолютно радиално симерични.
И ако Вселената беше напълно симетрична, с равни количества материя и антиматерия, това щеше да е краят на историята - и ние никога нямаше да съществуваме. Но трябва да е имало дисбаланс - някакви остатъци от протони, неутрони и електрони, които са образували атоми, молекули, звезди, планети, галактики и накрая - хора.
Математическите теории и уравнения, които обясняват нашата Вселена, изискват симетрия. Теоретиците на елементарните частици са усъвършенствали тези теории, за да се справят с наличието на асиметрия. Но без доказателства тези теории са само математика, обяснява Корнел, така че експерименталните физици, включително неговата група в JILA, търсят признаци на асиметрия във фундаменталните частици като електроните.
Тя допълва, че е изключително трудно да се направи толкова точно измерване, така че групата е трябвало да прояви находчивост. Изследователите използват молекули на хафниев флуорид. Ако приложат силно електрическо поле към молекулите, несферичните електрони ще поискат да се подравнят с полето, като се преместят вътре в молекулата. Ако са сферични, електроните няма да се преместят.
"Ако Вселената бе идеално симетрична, тогава нямаше да остане нищо друго освен светлина. Това е изключително важен момент в историята. Изведнъж във Вселената има неща и въпросът е защо?", коментира сътрудникът на Обединения институт по лабораторна астрофизика JILA (Joint Institute for Laboratory Astrophysics) и Националния институт за стандарти и технологии (The National Institute of Standards and Technology, NIST) Ерик Корнел (Eric Cornell). "Защо съществува тази асиметрия?"
Няма гаранция, че някой ще намери ненулево измерване на eEDM, посочва Корнел, но това ниво на точност от настолен експеримент е постижение. То показва, че скъпите ускорители на елементарни частици не са единственото средство за изследване на тези фундаментални въпроси за Вселената и че има много пътища, които могат да се опитат. И макар че групата не е открила асиметрия, нейният резултат ще помогне на изследователите да продължат да търсят отговори на въпроса за асиметрията на ранната Вселена.
С помощта на ултравиолетов лазер те отнемат електроните от молекулите, създавайки набор от положително заредени йони, и ги улавят. Променяйки електромагнитното поле около капана, молекулите се принуждават да се подравнят или да не се подравнят с полето. След това изследователите използват лазери, за да измерят енергийните нива на двете групи. Ако нивата им се различават, това означава, че електроните са асиметрични.
Сега групата на JILA е направила рекордно измерване на електроните, което стеснява търсенето на източника на тази асиметрия. Нейните открития са публикувани в Science. Едно от местата, където се търсят доказателства за асиметрия, е електрическият диполен момент на електрона (eEDM). Електроните се състоят от отрицателен електрически заряд, а eEDM показва колко равномерно е разпределен този заряд между северния и южния полюс на електрона. Всяко измерване на eEDM над нулата би потвърдило асиметрията, електронът би бил по-скоро яйцевиден, отколкото сфера. Но никой не знае колко малко може да е това отклонение.
)
&format=webp)
&format=webp)
&format=webp)
,fit(1280:720)&format=webp)
,fit(1280:720)&format=webp)
,fit(1280:720)&format=webp)
&format=webp)
,fit(1280:720)&format=webp)
,fit(1280:720)&format=webp)
&format=webp)
,fit(1280:720)&format=webp)
,fit(1280:720)&format=webp)
&format=webp)
,fit(1280:720)&format=webp)