Електрони су изузетно округли и неки физичари нису задовољни због тога.
Нови експеримент заробио је до данас најсвечанији приказ електрона, користећи ласере за откривање доказа честица које окружују честице, известили су истраживачи у новој студији. Осветљавањем молекула, научници су били у стању да протумаче како друге субатомске честице мењају дистрибуцију набоја електрона.
Симетрична заокруженост електрона сугерисала је да невидљиве честице нису довољно велике да би укосале електроне у цевасте дугуљасте облике или овале. Ова открића још једном потврђују дугогодишњу теорију физике, познату као Стандардни модел, која описује како се понашају честице и силе у свемиру.
Истовремено, ово ново откриће могло би поништити неколико алтернативних теорија физике које покушавају да попуне празнине о појавама које Стандардни модел не може да објасни. Ово шаље неке вероватно врло незадовољне физичаре назад на плочу за цртање, рекао је коаутор студије Давид ДеМилле, професор са одељења за физику на универзитету Иале у Нев Хавену, Цоннецтицут.
"Сигурно никога неће усрећити", изјавио је ДеМилле за Ливе Сциенце.
Добро тестирана теорија
Због тога што се субатомске честице још увек не могу директно посматрати, научници науче о објектима посредним доказима. Посматрајући шта се дешава у вакууму око негативно наелектрисаних електрона - за које се мисли да се намотавају у облаке још увек невидљивих честица - истраживачи могу да направе моделе понашања честица, рекао је ДеМилле.
Стандардни модел описује већину интеракција између свих градивних материја материје, као и силе које делују на те честице. Деценијама ова теорија успешно предвиђа како се материја понаша.
Међутим, постоји неколико изузетих изузетака од објашњења успеха модела. Стандардни модел не објашњава тамну материју, мистериозну и невидљиву супстанцу која делује гравитационо, али не емитује светлост. А модел не узима у обзир гравитацију заједно са другим фундаменталним силама које утичу на материју, према Европској организацији за нуклеарна истраживања (ЦЕРН).
Алтернативне теорије физике нуде одговоре у којима је стандардни модел кратак. Стандардни модел предвиђа да честице које окружују електроне утичу на облик електрона, али на тако бесконачној малој скали да се по постојећој технологији прилично неодредиво. Али друге теорије наговештавају да постоје још неоткривене тешке честице. На пример, суперсиметрични стандардни модел каже да свака честица у стандардном моделу има партнера за антиматерију. Те хипотетичке тешке честице деформисале би електроне до те мере да би истраживачи требало да буду у стању да их примете, рекли су аутори нове студије.
Осветљавање електрона
Да би тестирали та предвиђања, нови експерименти су завирили у електроне резолуције 10 пута веће од претходних напора, завршених 2014 .; обје су истраге проведене истраживачким пројектом Адванцед Цолд Молецуле Елецтрон Елецтриц Диполе Момент Сеарцх (АЦМЕ).
Истраживачи су тражили неухватљив (и недоказан) феномен који се назива електрични диполни тренутак, у коме се сферни облик електрона чини деформиран - „удубљен на једном крају и избочен на другом“, објаснио је ДеМилле - због тешких честица које утичу на набој електрона.
Те честице биле би "много, много реда веће" од честица предвиђених стандардним моделом, "тако да је врло јасан начин да се каже да ли се нешто ново дешава изван стандардног модела", рекао је ДеМилле.
За ново истраживање, истраживачи АЦМЕ-а усмерили су сноп молекула хладног торијум-оксида брзином од милион по импулсу, 50 пута у секунди, у релативно малу комору у подруму на Харвард универзитету. Научници су ласером затрпали молекуле и проучавали светлост одбрану молекула; савијање на светлости указало би на електрични диполни тренутак.
Али у рефлектираној светлости није било увијања и овај резултат баца тамну сенку на теорије физике које су предвиђале тешке честице око електрона, рекли су истраживачи. Те честице можда још увек постоје, али би се веома разликовале од онога како је описано у постојећим теоријама, рекао је ДеМилле у изјави.
"Наш резултат говори научној заједници да морамо озбиљно преиспитати неке од алтернативних теорија," рекао је ДеМилле.
Тамна открића
Иако је овај експеримент оцењивао понашање честица око електрона, он такође даје важне импликације на потрагу за тамном материјом, рекао је ДеМилле. Попут субатомских честица, тамну материју није могуће директно посматрати. Али астрофизичари знају да је ту, јер су приметили њен гравитациони утицај на звезде, планете и светлост.
"Као и ми, гледамо у срце тамо где многе теорије предвиђају - већ дуже време и из врло добрих разлога - сигнал би се требао појавити", рекао је ДеМилле. "А ипак, они ништа не виде, а ми ништа не видимо."
И тамна материја и нове субатомске честице које стандардни модел није предвидио тек треба да се примете; ипак, све већи број увјерљивих доказа упућује на то да ти феномени постоје. Али пре него што их научници могу пронаћи, неке дугогодишње идеје о томе како изгледају вероватно ће требати да се искидају, додао је ДеМилле.
"Очекивања око нових честица све више и више личе на то да су погријешили", рекао је.
Открића су објављена данас (17. октобра) на мрежи у часопису Натуре.
