Защо съществуват материята, звездите, планетите и хората?

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.

"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."

"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.