Балансът между материята и антиматерията в нашата Вселена е грандиозна енигма, която физиците се борят да решават в продължение на много десетилетия. Сега, внимателно изучавайки малките електрони, учените са намерили начин да поставят точките на i.
През 1897 г. физикът Дж. Томсън открива частица, известна като електрон. Оттогава учените се борят да намерят отговор на много интересен въпрос: наистина ли формата на електрон е перфектна топка? Въз основа на това, което знаем за тези частици днес, това наистина е така. В интервю за футуризма Мордекай-Марк Маклов, астрофизик от Американския музей по естествена история, го изложи много деликатно. Според него електроните са кръгли „в рамките на грешката на измерване“. За съжаление за физиците това знание не е толкова отговор, колкото цяла поредица от още по-сложни въпроси.
Сферичност на електроните: разгорещен дебат
Според стандартния физически модел на Вселената след Големия взрив тя трябва да съдържа равни количества материя и антиматерия. Взаимодействието на тези две вещества неизбежно води до взаимно унищожаване поради така наречената фотонна експлозия. Според тази логика Вселената в сегашното си състояние просто не може да съществува - и въпреки това виждаме доказателства за обратното.
В резултат на това учените търсят признаци на асиметрия в съотношението на материя и антиматерия, които биха могли да обяснят защо първото вещество е многократно повече от второто. Ако електроните бяха на бучки, само грубо сферични, това би могло да даде на физиците представата, от която се нуждаят. Но, уви, очевидно формата им е перфектна. Изследователите от JILA обаче демонстрираха нов метод за изследване на формата на електрони, който може да помогне за откриване на желаните изкривявания.
Същността на новия подход, като всичко гениално, е съвсем проста. Ако електронът имаше електрически диполен момент (EDM), това би означавало неговата несферична форма. По-рано, в търсенето на EDM, учените изучаваха електрони в „лъчи“на специфични атоми и молекули. За съжаление, движението на лъча ограничава времето, през което електроните могат да бъдат измерени и може би поради този фактор наблюденията досега не са показали признаци на EDM.
Изследователският екип на JILA предприе различен подход. Вместо да изучават електрони в поток от неутрални частици, те изолират молекулните йони на неорганично съединение, известно като хафниев флуорид, използвайки въртящо се електрическо поле. Вместо просто да летят в космоса, както в случая с лъч, йони започнаха да описват малки кръгове. Това позволи на учените да проследяват движението на електроните за 0,7 секунди - 1000 пъти по-дълго, отколкото при всички предишни експерименти!
Промоционално видео:
Мистериозни явления
Потвърждението или опровергаването на кръглата форма на електрони може да изглежда незначително, но самият факт на изучаване характеристиките на електроните играе много важна роля. В момента преобладаващото схващане е, че независимо от движението на времето, физическите закони остават неприкосновени. Но ако учените намерят ненулев EDM, това ще промени разбирането на основните нива на физиката и, евентуално, ще помогне да се разреши голямата загадка за баланса на материята и антиматерията, на която дължим самото си съществуване.
Сега, след като успешно докажат приложимостта на техния метод, учените ще започнат да го усъвършенстват. Водещият изследовател Ерик Корнел вече каза пред Science, че изследователите вярват, че ще могат да повишат чувствителността и следователно точността на измерванията си с порядък само за няколко години.
Други групи също работят по подобни проекти за измерване на сферичността на електроните. Например екип от Харвард и Йейл е уверен, че догодина те ще могат да намалят грешката на изчисленията си с 20 пъти. Физиците от Имперския колеж вярват, че вече съществуващите методи, ако се работи правилно, ще направят изчисленията 1000 пъти по-точни, което ще премахне редица противоречиви теории, съсредоточени около потенциалния EDM на електроните. И ако в крайна сметка тяхната идеална форма бъде доказана, тогава физиците ще трябва да търсят отговора на една от най-невероятните мистерии на Вселената някъде другаде.
Василий Макаров