科学家说,有一天可以提供一种新技术,以提供电子圆度的最精确的测量。
反过来,该测量可以帮助科学家测试扩展标准模型研究粒子物理模型,描述了非常小的行为,研究的合着者埃里克·康奈尔(Eric Cornell)是美国国家标准技术研究所的物理学家,以及科罗拉多州博尔德的吉拉原子,分子和光学物理学中心。
电子的形状来自围绕无尺寸点的虚拟颗粒云。如果云的正或负极更大,则云可能是非球体的。康奈尔说,过去的测量表明,正电荷和负电荷距离电子中心相等。这两个电荷分离的量度称为电偶极矩。
实际上,先前的研究表明电子是圆的不到三分之一的十亿厘米的一百万分之一。尽管当前的研究无法超过这一精度,但新方法可能会为此铺平道路。
但是物理理论,例如超对称性这表明每个已知的粒子都有一个具有略有不同特征的超对称伴侣粒子,假设电子中的电荷分布实际上是如此的偏斜,从而使电子形状更加扁平或卵形。 [物理学中最大的9个未解决的奥秘这是给出的
康奈尔对LiveScience说:“有很多人会敢打赌,这不是一个完美的圆形。”
但是,到目前为止,还没有足够精确的测量值来肯定地说电子是否真正圆形。
为了寻找这些答案,康奈尔和他的同事开发了一种测量电子电动偶极力矩的新方法。
康奈尔说:“通常,当您将非常大的电场应用到电子中时,它会'拉链'并飞走。”
在他们的系统中,研究人员将铪旋转电场中的氟离子。在Hafnium和氟化物原子之间是一个巨大的电场,然后可以将电子捕获到位。旋转的电场旋转得足够缓慢,以保持与电子的电偶极矩对齐,但速度不太慢,以至于使氟化物离子逸出。
然后,他们用无线电波脉冲离子,并测量电子指向一种或另一种指向时倾斜的频率。这两个频率之间的差异揭示了电子是否具有偶极力矩。
尽管当前的测量值不如以前的测量值,但新技术使团队能够以前所未有的时间捕获电子 - 大约100毫秒,比其他任何人都长100倍。团队可以测量电子的时间越长,测量结果就越精确。
现在,该团队希望捕获更多的分子,以便一次进行更多测量。他们还希望看到这些测量值在检测电子何时翻转时更加敏感。此外,研究人员认为,从理论上讲,可以将电子捕获1秒钟,然后分子拉链,这可以使他们能够对电子的电偶极矩进行最精确的测量。
这些发现于12月5日发表在《科学》杂志上。
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