科學家說,有一天可以提供一種新技術,以提供電子圓度的最精確的測量。
反過來,該測量可以幫助科學家測試擴展標準模型研究粒子物理模型,描述了非常小的行為,研究的合著者埃里克·康奈爾(Eric Cornell)是美國國家標準技術研究所的物理學家,以及科羅拉多州博爾德的吉拉原子,分子和光學物理學中心。
電子的形狀來自圍繞無尺寸點的虛擬顆粒雲。如果雲的正或負極更大,則云可能是非球體的。康奈爾說,過去的測量表明,正電荷和負電荷距離電子中心相等。這兩個電荷分離的量度稱為電偶極矩。
實際上,先前的研究表明電子是圓的不到三分之一的十億厘米的一百萬分之一。儘管當前的研究無法超過這一精度,但新方法可能會為此鋪平道路。
但是物理理論,例如超對稱性這表明每個已知的粒子都有一個具有略有不同特徵的超對稱伴侶粒子,假設電子中的電荷分佈實際上是如此的偏斜,從而使電子形狀更加扁平或卵形。 [物理學中最大的9個未解決的奧秘這是給出的
康奈爾對LiveScience說:“有很多人會敢打賭,這不是一個完美的圓形。”
但是,到目前為止,還沒有足夠精確的測量值來肯定地說電子是否真正圓形。
為了尋找這些答案,康奈爾和他的同事開發了一種測量電子電動偶極力矩的新方法。
康奈爾說:“通常,當您將非常大的電場應用到電子中時,它會'拉鍊'並飛走。”
在他們的系統中,研究人員將鉿旋轉電場中的氟離子。在Hafnium和氟化物原子之間是一個巨大的電場,然後可以將電子捕獲到位。旋轉的電場旋轉得足夠緩慢,以保持與電子的電偶極矩對齊,但速度不太慢,以至於使氟化物離子逸出。
然後,他們用無線電波脈衝離子,並測量電子指向一種或另一種指向時傾斜的頻率。這兩個頻率之間的差異揭示了電子是否具有偶極力矩。
儘管當前的測量值不如以前的測量值,但新技術使團隊能夠以前所未有的時間捕獲電子 - 大約100毫秒,比其他任何人都長100倍。團隊可以測量電子的時間越長,測量結果就越精確。
現在,該團隊希望捕獲更多的分子,以便一次進行更多測量。他們還希望看到這些測量值在檢測電子何時翻轉時更加敏感。此外,研究人員認為,從理論上講,可以將電子捕獲1秒鐘,然後分子拉鍊,這可以使他們能夠對電子的電偶極矩進行最精確的測量。
這些發現於12月5日發表在《科學》雜誌上。
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