当我们在学校学习原子结构的基础知识时,我们都认为电子是完美的圆形。这比在标准模型上考虑暗物质的后果要容易得多。科学家们一直想知道电子到底有多圆,这个答案可能会影响我们对亚原子粒子的理解。迄今为止最精确的电子模型已经证明你的科学老师是对的——电子几乎是完美的圆形,这将使一些物理学家非常不高兴。
用目前的技术是不可能直接成像亚原子粒子的,但我们可以通过检验间接证据来模拟它们。这很重要,因为电子的形状可以告诉我们,标准的物理模型在哪里是缺乏的。一些科学家已经发展了基于压扁电子和其他圆的理论,但是压扁的选择被认为是更有趣和更有帮助的。
为了测试各种相互竞争的理论,来自高级冷分子电子偶极矩搜索(ACME)项目的科学家们开始寻找一种被称为电偶极矩的特性。研究人员认为,电偶极矩会使电子变形,在一端留下凹痕,在另一端留下凸起,这是由于与未发现的大质量粒子的相互作用造成的。
ACME团队用一束超冷的氧化钍分子轰击一个测试室。超过100万个分子以每秒50次的速度通过这个装置。与此同时,研究人员将激光从原子上弹回并观察其反射。光的一个特定的弯曲会证实电偶极矩,但他们什么也得不到。至少现在,我们认为电子是圆的。
ACME测试设备。
标准模型预测电子应该是圆的——来自其他粒子的任何扭曲都非常小,以至于我们无法探测到。但这并不是什么好消息。我们知道标准模型是不完整的,因为它不能解释像暗物质这样的东西。确认模型中的错误可以帮助我们发展出一种理论,这种理论可以解释宇宙中所有可观测到的粒子,并为新粒子指明方向。
科学家理论上认为影响电子的粒子可能仍然存在,但它们的性质可能与人们想象的大不相同。需要做更多的工作来找出标准模型与现实的差异。
现在读一下:中子星内部的“核意面”是宇宙中最强的物质,欧洲核子研究中心开始对大型强子对撞机进行“高亮度”升级,国际空间站很快将成为已知宇宙中最冷的地方