อิเล็กตรอนต่อต้านการคาดการณ์ดูเหมือนจะเป็นรอบอย่างสมบูรณ์แบบตั้งคำถามเกี่ยวกับหนึ่งในหน่วยการสร้างพื้นฐานของจักรวาล
หนึ่งรูปร่างของอิเล็กตรอนหมายถึงเมฆของอนุภาคเสมือนที่เรียกว่าคิดว่าจะล้อมรอบจุดที่ไม่มีมิติ นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าเมฆนี้จะมีความรุนแรงเล็กน้อยอันเป็นผลมาจากการดึงจากเสาบวกและลบ
แต่ตอนนี้นักฟิสิกส์ Jony Hudson จาก Imperial College London และเพื่อนร่วมงานของเขาได้วิเคราะห์รูปร่างของอิเล็กตรอนอย่างละเอียดและพบว่ามันเป็นทรงกลมที่สมบูรณ์แบบมากที่สุดเท่าที่จะสามารถวัดได้ลดลงเหลือน้อยกว่าหนึ่งในล้านของล้านของหนึ่งพันล้าน
"ถ้าเราจะขยายอิเล็กตรอนให้เป็นขนาดของไฟล์ระบบสุริยจักรวาลจากนั้นเราได้วัดรูปร่างที่แม่นยำถึงน้อยกว่าความกว้างของเส้นผมของมนุษย์ "ฮัดสันบอกกับ LiveScience
ในบรรดาคำถามที่การค้นพบเกิดขึ้นคือสาเหตุที่จักรวาลไม่มีส่วนที่เท่ากันของอิเล็กตรอนและคู่แอนติบอดีที่หายากของพวกเขาเรียกว่าโพสิตรอน -อนุภาคเล็ก ๆ ที่เจ๋งที่สุดในธรรมชาติ-
ผลที่ตามมาของจักรวาล
นักวิทยาศาสตร์คิดว่าอิเล็กตรอนเองเป็นวัตถุที่มีลักษณะคล้ายจุดที่ไม่มีความสูงความกว้างหรือความลึกใด ๆ ในขณะเดียวกันพื้นที่ว่างเปล่าที่ล้อมรอบอิเล็กตรอนคือ "เต็มไปด้วยคู่ของอนุภาคและ antiparticles ที่บินเข้าและออกจากการดำรงอยู่-เรียกว่า 'อนุภาคเสมือนจริง'-ฟิสิกส์สมัยใหม่มองว่าอิเล็กตรอนแยกออกจากเมฆของอนุภาคเสมือนจริงที่ล้อมรอบ" ฮัดสันอธิบาย
ในขณะที่การวัดเมฆนี้อย่างแม่นยำอยู่นอกเหนือความสามารถของวิธีการที่ทันสมัยนักวิทยาศาสตร์ได้คาดการณ์ว่ามันจะเกือบจะเกือบจะเป็นทรงกลม อิเล็กตรอนอาจคิดว่าเป็นเหมือนแบตเตอรี่เล็ก ๆ ที่สมบูรณ์ด้วยเสาบวกและลบและสิ่งนี้ดึงจากเสาตรงข้ามในหลักการจะบิดเบือนรูปแบบของคลาวด์
แม้ว่าการบิดเบือนนี้จะเป็นนาทีที่พิเศษ แต่ผลที่ตามมาจะอยู่ในระดับจักรวาล ตัวอย่างเช่นความผิดปกตินี้สามารถอธิบายได้ว่า "ทำไมจักรวาลถึงดูเหมือนจะทำมาเกือบทั้งหมดและไม่มี antimatter" ฮัดสันกล่าว "ทฤษฎีฟิสิกส์ปัจจุบันคาดการณ์ว่าควรมีปริมาณเท่ากันประมาณเท่ากันเรื่องและปฏิสสาร-
หากอิเล็กตรอนไม่ได้เป็นรอบมันอาจมีพฤติกรรมที่แตกต่างจากโพซิตรอนซึ่งจะเสนอคำอธิบายที่เป็นไปได้กับปริศนาของ Antimatter ความแตกต่างใด ๆ สามารถอธิบายได้ว่าทำไมสสารจึงแพร่หลายกว่า Antimatter
ที่แบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคปัจจุบันคาดการณ์ว่าการบิดเบือนใด ๆ ในรูปร่างของอิเล็กตรอนนั้นเล็กเกินไปที่จะตรวจจับได้โดยมีความไวมากกว่า 100 พันล้านเท่าของการทดลองในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม "นักฟิสิกส์เกือบทุกคนเชื่อว่าทฤษฎีปัจจุบันของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์อนุภาคไม่ได้เป็นทั้งหมดและจบทั้งหมด" ฮัดสันกล่าว
ตัวอย่างเช่นจำเป็นต้องมีการแก้ไขโมเดลมาตรฐานเพื่ออธิบายว่าสสารมืดคืออะไร? ส่วนประกอบที่มองไม่เห็นและยังไม่ได้ระบุซึ่งคิดเป็นประมาณ 85 เปอร์เซ็นต์ของสสารทั้งหมดในจักรวาล? อาจจะเป็น การดัดแปลงเหล่านี้จำนวนมากเช่นทฤษฎีที่เรียกว่าความสมมาตรแนะนำให้อิเล็กตรอนควรมีรูปร่างแปรปรวนมากกว่าแบบจำลองมาตรฐานที่แนะนำ
วิธีวัดอิเล็กตรอน
การทดลองของนักวิจัยเกี่ยวข้องกับการยิงพัลส์ของโมเลกุล Ytterbium monofluoride ระหว่างแผ่นไฟฟ้า จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ใช้เลเซอร์เพื่อวัดว่าโมเลกุลบิดภายในสนามไฟฟ้าเหล่านี้เพื่ออนุมานรูปร่างของอิเล็กตรอนของพวกเขาอย่างไร พวกเขาตรวจสอบพัลส์ 25 ล้านตัว
“ ความยากลำบากคือเรากำลังพยายามวัดเอฟเฟกต์เล็ก ๆ น้อย ๆ ” ฮัดสันกล่าว "หากต้องการนำไปใช้ในบริบท: ถ้าคุณคิดว่ายากและเซลล์ประสาทของคุณยิงพวกเขาสร้างสนามแม่เหล็กขนาดเล็กอย่างไม่น่าเชื่อสนามแม่เหล็กนี้มีขนาดใหญ่พอที่จะบิดเบือนการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนในระดับที่การทดลองของเราเสีย"
ดังนั้นพวกเขาจึงต้องป้องกันเครื่องมือของพวกเขาอย่างกว้างขวางกับสนามแม่เหล็กรวมถึงการใช้การป้องกันโลหะและอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่กำหนดเองซึ่งไม่ได้สร้างสนามแม่เหล็ก
แม้ว่าการวัดของพวกเขาชี้ให้เห็นว่าอิเล็กตรอนเป็นทรงกลม "ยังมีห้องกระดิก - อิเล็กตรอนอาจบิดเบือนเล็กน้อยและด้วยความแม่นยำของเราเราจะไม่สังเกตเห็นการบิดเบือนนั้น" ฮัดสันกล่าว
"ความหมายของงานของเราคือรูปแบบมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคยังไม่ได้รับการพิสูจน์แล้วและทฤษฎีที่นอกเหนือไปจากมันถูก จำกัด แต่ก็ยังไม่พิสูจน์เลยเช่นกัน "
ตัวอย่างเช่นการวัดใหม่ทำให้ข้อ จำกัด ที่แข็งแกร่งในหนึ่งในทฤษฎีที่ได้รับความนิยมมากขึ้นเพื่อขยายโมเดลมาตรฐาน Supersymmetry เขากล่าว
นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อปรับปรุงความแม่นยำของพวกเขาต่อไป
“ ผลลัพธ์นั้นน่าตื่นเต้นเพราะเรากำลังค้นหาสิ่งใหม่ ๆ เกี่ยวกับหนึ่งในหน่วยการสร้างพื้นฐานของสสาร” ฮัดสันกล่าว "ผลลัพธ์แสดงให้เห็นถึงทฤษฎีใหม่ของฟิสิกส์อนุภาค"
ฮัดสันและเพื่อนร่วมงานของเขาให้รายละเอียดการค้นพบของพวกเขาในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 26 พฤษภาคม
ติดตาม LiveScience สำหรับข่าววิทยาศาสตร์ล่าสุดและการค้นพบบน Twitter@livescienceและต่อไปFacebook-
