Materiaalin ja antimaterian välinen tasapaino universumissamme on grandioosinen arvoitus, jonka fyysikot ovat pyrkineet ratkaisemaan vuosikymmenien ajan. Nyt tutkimalla huolellisesti pieniä elektroneja, tutkijat ovat löytäneet tavan pisteyttää i: t.
Vuonna 1897 fyysikko J. Thomson löysi hiukkasen, jota kutsuttiin elektroniksi. Siitä lähtien tutkijat ovat yrittäneet löytää vastauksen erittäin mielenkiintoiseen kysymykseen: Onko elektronin muoto todella täydellinen pallo? Perustuu siihen, mitä tiedämme näistä hiukkasista tänään, näin on todella. Haastattelussa futurismiin Mordecai-Mark McLow, amerikkalaisen luonnonhistorian museon astrofysiikka, kertoi sen erittäin herkästi. Hänen mukaan elektronit ovat pyöreitä "mittausvirheen sisällä". Valitettavasti fyysikoille tämä tieto ei ole niinkään vastaus kuin kokonainen sarja entistä monimutkaisempia kysymyksiä.
Elektronien pallomaisuus: kiivas keskustelu
Universumin fyysisen mallin mukaan Ison räjähdyksen jälkeen sen olisi pitänyt sisältää yhtä suuret määrät ainetta ja antimateriaa. Näiden kahden aineen vuorovaikutus johtaa väistämättä molemminpuoliseen tuhoamiseen ns. Fotoniräjähdyksen vuoksi. Tämän logiikan mukaan maailmankaikkeus nykyisessä tilassaan ei yksinkertaisesti voi olla olemassa - ja silti näemme todisteita päinvastaisesta.
Seurauksena on, että tutkijat etsivät aineen ja antimateriaalin suhteessa epäsymmetrisiä merkkejä, jotka voisivat selittää miksi ensimmäinen aine on monta kertaa enemmän kuin toinen. Jos elektronit olisivat kokkareita, vain karkeasti pallomaisia, se voisi antaa fyysikoille tarvitsemansa vihjeen. Mutta valitettavasti niiden muoto on ilmeisesti täydellinen. JILAn tutkijat ovat kuitenkin osoittaneet uuden menetelmän elektronien muodon tutkimiseksi, joka voi auttaa havaitsemaan vääristymät.
Uuden lähestymistavan ydin, kuten kaikki nerokas, on melko yksinkertainen. Jos elektronilla olisi sähköinen dipolimomentti (EDM), tämä osoittaisi sen ei-pallomaisen muodon. Aikaisemmin tutkiessaan EDM: ää, tutkijat tutkivat elektroneja tiettyjen atomien ja molekyylien "palkeissa". Valitettavasti säteen liike rajoittaa elektronien mittausaikaa, ja johtuen tästä tekijästä, havainnot eivät ole toistaiseksi osoittaneet merkkejä EDM: stä.
JILA-tutkimusryhmä käytti erilaista lähestymistapaa. Sen sijaan, että tutkisi elektroneja neutraalien hiukkasten virrassa, he erottivat epäorgaanisen yhdisteen, joka tunnetaan nimellä hafniumfluoridi, molekyyli-ionit pyörivän sähkökentän avulla. Sen sijaan, että vain lentäisi avaruuteen, kuten säteen tapauksessa, ionit alkoivat kuvata pieniä ympyröitä. Tämän ansiosta tutkijat pystyivät seuraamaan elektronien liikettä 0,7 sekuntia - 1000 kertaa pidempään kuin kaikissa aiemmissa kokeissa!
Mainosvideo:
Salaperäiset ilmiöt
Elektronien pyöreän muodon vahvistaminen tai kumottaminen voi tuntua merkityksettömältä, mutta juuri elektronien ominaisuuksien tutkimisella on erittäin tärkeä merkitys. Tällä hetkellä vallitseva usko on, että ajan liikkeestä riippumatta fyysiset lait ovat edelleen loukkaamattomia. Mutta jos tutkijat löytävät nollasta poikkeavan EDM: n, se muuttaa ymmärrystä fysiikan perustasoista ja mahdollisesti auttaa ratkaisemaan suuren mysteerin aineen ja antimaterian tasapainosta, jonka olemme velkaa olemassaolollemme.
Nyt, kun menetelmän toimivuus on osoitettu onnistuneesti, tutkijat alkavat parantaa sitä. Johtava tutkija Eric Cornell on jo sanonut Science: lle, että tutkijoiden mielestä he pystyvät lisäämään herkkyyttä ja siten mittausten tarkkuutta suuruusluokalla muutamassa vuodessa.
Muut ryhmät työskentelevät myös samanlaisten projektien parissa elektronien pallomaisuuden mittaamiseksi. Esimerkiksi Harvardin ja Yalen joukkue luottaa siihen, että ensi vuonna he pystyvät vähentämään laskelmien virheitä 20 kertaa. Imperial Collegen fyysikot uskovat, että jos nykyiset menetelmät toimivat oikein, ne sallivat 1000 kertaa tarkempia laskelmia, mikä eliminoi useita kiistanalaisia teorioita, jotka keskittyvät elektronien potentiaaliseen EDM: ään. Ja jos heidän ihanteellinen muoto todistetaan lopulta, fyysikoiden on etsittävä vastausta yhdestä maailmankaikkeuden hämmästyttävimmistä mysteereistä muualta.
Vasily Makarov