Az anyag és az antianyag egyensúlya az univerzumban nagyszabású rejtély, amelyet a fizikusok évtizedek óta próbálnak megoldani. Most, az apró elektronok gondos tanulmányozásával a tudósok megtalálták a módját az i-ek pontozására.
1897-ben J. Thomson fizikus felfedezett egy elektronként ismert részecskét. Azóta a tudósok arra törekednek, hogy választ találjanak egy nagyon érdekes kérdésre: valóban egy tökéletes elektron alakja? A mai szempontok alapján tudjuk, hogy ez a helyzet. A futurisztikus interjúban Mordecai-Mark McLow, az Amerikai Természettudományi Múzeum asztrofizikusa nagyon finoman fogalmazta meg. Elmondása szerint az elektronok kerek "a mérési hibán belül". Sajnos a fizikusok számára ez a tudás nem annyira válasz, mint még komplexebb kérdések egész sorozata.
Az elektronok gömbképessége: heves vita
A világegyetem szokásos fizikai modellje szerint a Nagyrobbanás után azonos mennyiségű anyagot és antianyagot kellett volna tartalmaznia. E két anyag kölcsönhatása elkerülhetetlenül kölcsönös megsemmisüléshez vezet az úgynevezett fotonrobbanás miatt. E logika szerint a világegyetem jelenlegi állapotában egyszerűen nem létezhet - és ennek ellenére bizonyítékokkal látjuk az ellenkezőjét.
Ennek eredményeként a tudósok az anyag és az antianyag arányának aszimmetriájára utaló jeleket keresnek, amelyek megmagyarázhatják, hogy miért az első anyag sokszor több, mint a második. Ha az elektronok csomósak, csak durván gömbösek, ez megadhatja a fizikusok számára a szükséges nyomot. De sajnos látszólag alakjuk tökéletes. A JILA kutatói azonban új módszert mutattak be az elektronok alakjának tanulmányozására, amely segíthet felismerni a kívánt torzulásokat.
Az új megközelítés lényege, mint minden ötletes, meglehetősen egyszerű. Ha az elektronnak elektromos dipól momentuma (EDM) lenne, ez jelzi annak nem gömb alakját. Korábban az EDM keresése során a tudósok az atomok és molekulák "sugarai" elektronjait vizsgálták. Sajnos a sugár mozgása korlátozza az elektronok mérési idejét, és ennek a tényezőnek az oka lehet, hogy a megfigyelések eddig nem mutattak EDM jeleket.
A JILA kutatócsoport más megközelítést alkalmazott. A semleges részecskék áramlásában az elektronok tanulmányozása helyett egy hafnium-fluorid néven ismert szervetlen vegyület molekuláris ionjait forgó elektromos mező segítségével izolálta. Ahelyett, hogy csak az űrbe repülnének, mint egy sugarat, az ionok kis köröket kezdtek leírni. Ez lehetővé tette a tudósoknak, hogy 0,7 másodpercig nyomon kövessék az elektronok mozgását - ezerszer hosszabb ideig, mint az összes korábbi kísérletben!
Promóciós videó:
Titokzatos jelenségek
Az elektronok kerek alakjának megerősítése vagy megcáfolása jelentéktelennek tűnhet, ám nagyon fontos szerepet játszik az elektronok tulajdonságainak tanulmányozása. Jelenleg az az uralkodó vélemény, hogy az időmozgástól függetlenül a fizikai törvények érintetlenek maradnak. De ha a tudósok nem nulla EDM-et találnak, ez megváltoztatja a fizika alapvető szintjeinek megértését, és potenciálisan segít megoldani az anyag és az antianyag egyensúlyával kapcsolatos nagy rejtélyt, amelyhez tartozunk a létünknek.
Most, miután sikeresen bizonyították módszerüket, a tudósok meg fogják fejleszteni azt. Eric Cornell vezető kutatója már elmondta a Science-nak, hogy a kutatók úgy vélik, hogy néhány év alatt nagyságrenddel tudják növelni az érzékenységet és ezáltal a mérés pontosságát.
Más csoportok hasonló projekteken dolgoznak az elektronok gömbképességének mérésére. Például egy Harvard és Yale csapat biztos abban, hogy jövőre képesek lesznek számításuk hibáját 20-szor csökkenteni. A Imperial College fizikusai úgy vélik, hogy a meglévő módszerek, ha megfelelően működnek, 1000-szer pontosabb számításokat tesznek lehetővé, amelyek kiküszöbölik az ellentmondásos elméleteket, amelyek az elektronok potenciális EDM-je körül helyezkednek el. És ha ideális alakjuk végül bebizonyosodik, akkor a fizikusoknak valahol máshol kell választ találniuk a világegyetem egyik legcsodálatosabb rejtélyére.
Vaszilij Makarov