Echilibrul dintre materie și antimaterie în Universul nostru este o enigmă grandioasă pe care fizicienii se străduiesc să o rezolve de mai multe decenii. Acum, studiind cu atenție micii electroni, oamenii de știință au găsit o modalitate de a puncta i-urile.
În 1897, fizicianul J. Thomson a descoperit o particulă cunoscută sub numele de electron. De atunci, oamenii de știință s-au luptat să găsească un răspuns la o întrebare foarte interesantă: forma unui electron este într-adevăr o bilă perfectă? Pe baza a ceea ce știm despre aceste particule astăzi, acesta este într-adevăr cazul. Într-un interviu pentru Futurism, Mordecai-Mark McLow, astrofizician la Muzeul American de Istorie Naturală, l-a pus foarte delicat. Potrivit acestuia, electronii sunt rotunzi „în eroarea de măsurare”. Din păcate, pentru fizicieni, această cunoaștere nu este atât un răspuns cât o serie întreagă de întrebări și mai complexe.
Sfericitatea electronilor: dezbateri aprinse
Conform modelului fizic standard al universului, după Big Bang, acesta ar fi trebuit să conțină cantități egale de materie și antimaterie. Interacțiunea acestor două substanțe duce inevitabil la o anihilare reciprocă datorată așa-numitei explozii de fotoni. Conform acestei logici, universul în starea lui actuală pur și simplu nu poate exista - și cu toate acestea vedem dovezi contrare.
Drept urmare, oamenii de știință caută orice semn de asimetrie în raportul dintre materie și antimaterie care ar putea explica de ce prima substanță este de multe ori mai mare decât a doua. Dacă electronii ar fi plini de forță, doar aproximativ sferici, acest lucru ar putea oferi fizicienilor indicii de care au nevoie. Dar, din păcate, forma lor este perfectă. Cu toate acestea, cercetătorii de la JILA au demonstrat o nouă metodă pentru studierea formei electronilor care pot ajuta la detectarea distorsiunilor dorite.
Esența noii abordări, precum orice ingenios, este destul de simplă. Dacă electronul ar avea un moment dipol electric (EDM), aceasta ar indica forma sa nesferică. Mai devreme, în căutarea EDM, oamenii de știință au studiat electronii în „grinzi” de atomi și molecule specifice. Din păcate, mișcarea fasciculului limitează timpul de măsurare a electronilor și s-ar putea să fie din cauza acestui factor că observațiile nu au arătat până acum niciun semn de EDM.
Echipa de cercetare JILA a adoptat o abordare diferită. În loc să studieze electronii într-un flux de particule neutre, au izolat ionii moleculari ai unui compus anorganic cunoscut sub numele de fluorură de hafnium folosind un câmp electric rotativ. În loc să zboare doar în spațiu, ca în cazul unei raze, ionii au început să descrie cercuri mici. Acest lucru le-a permis oamenilor de știință să urmărească mișcarea electronilor timp de 0,7 secunde - de 1000 de ori mai mult decât în toate experimentele anterioare!
Video promotional:
Fenomenele misterioase
Confirmarea sau refutarea formei rotunde a electronilor poate părea nesemnificativă, însă faptul studiului caracteristicilor electronilor joacă un rol foarte important. În prezent, convingerea dominantă este că, indiferent de mișcarea timpului, legile fizice rămân inviolabile. Dar, dacă oamenii de știință vor găsi o EDM non-zero, aceasta va schimba înțelegerea nivelurilor fundamentale ale fizicii și, eventual, va ajuta la rezolvarea marelui mister legat de echilibrul materiei și antimateriei, căruia îi datorăm existența noastră.
Acum, după ce au dovedit cu succes funcționalitatea metodei lor, oamenii de știință vor începe să o îmbunătățească. Cercetătorul principal Eric Cornell a declarat deja pentru Science că cercetătorii cred că vor fi capabili să crească sensibilitatea și, prin urmare, exactitatea măsurătorilor lor, printr-un ordin de mărime în doar câțiva ani.
Alte grupuri lucrează și la proiecte similare pentru a măsura sfericitatea electronilor. De exemplu, o echipă din Harvard și Yale este sigură că anul viitor vor putea reduce eroarea calculelor lor de 20 de ori. Fizicienii de la Imperial College cred că metodele deja existente, dacă sunt lucrate corect, vor face calculele de 1000 de ori mai precise, ceea ce va elimina o serie de teorii controversate centrate în jurul potențialului EDM al electronilor. Și dacă forma lor ideală este în cele din urmă dovedită, atunci fizicienii vor trebui să caute răspunsul la unul dintre cele mai uimitoare mistere ale universului în altă parte.
Vasily Makarov
