Form des Elektrons ist überraschend rund

Das Elektron gegen Vorhersagen, scheint perfekt Runde, wirft Fragen über eines der grundlegenden Bausteine des Universums zu sein.

Ein Elektron Form bezieht sich auf, dass die Wolke der sogenannte virtuelle Teilchen gedacht, um eine dimensionslose Punkt umgeben. Wissenschaftler haben vorausgesagt, dass diese Wolke leicht asphärische durch die Anziehungskraft von seinen positiven und negativen Polen wäre.

Aber jetzt Physiker Jony Hudson vom Imperial College London und seine Kollegen haben die Form des Elektrons beispiellose detailliert analysiert und fand es ebenso eine perfekte Kugel, da bis auf weniger als ein Millionstel Millionstel Millionstel einer Milliardstel Zentimeter gemessen werden kann.

"Würden wir das Elektron bis zu erweitern die Größe des Sonnensystems, sein, dann wir seine Form auf weniger als die Breite eines menschlichen Haares genau gemessen haben," sagte Hudson LiveScience.

Unter den Fragen, die die Feststellung wirft deshalb das Universum nicht gleiche Teile von Elektronen und seltener Antimaterie Gegenstücke, genannt Positronen enthält. [Die coolsten kleine Partikel in der Natur]

Kosmische folgen

Wissenschaftler glauben, dass Elektronen sich punktförmige Objekte ohne Höhe, Breite und Tiefe überhaupt sind. Unterdessen der scheinbar leere Raum, die das Elektron umgibt ist "wimmelt es Paare von Teilchen und Antiteilchen, Flotte und bestehen aus – so genannte"virtuelle Teilchen"— so modernen Physik sieht das Elektron als untrennbar von der Wolke aus virtuellen Teilchen, die es umgibt," Hudson erklärt.

Präzise Messung dieser Wolke ist darüber hinaus die Fähigkeit moderner Methoden, haben Wissenschaftler um fast, aber nicht genau eine Kugel vorhergesagt. Ein Elektron könnte gedacht werden, etwas wie eine winzige Batterie, komplett mit positiven und negativen Pole, und diese ziehen aus entgegengesetzten Pole im Prinzip würde der Cloud Form verziehen.

Obwohl diese Verzerrung außerordentlich Minute wäre, würden die Folgen im kosmischen Maßstab sein. Beispielsweise könnte diese Abweichung erklären "Warum das Universum scheint fast ausschließlich aus Materie und keine Antimaterie," sagte Hudson. "Die aktuellen Theorien der Physik voraussagen, daß es etwa gleiche Mengen von Materie und Antimaterie."

Wenn das Elektron Runde nicht, könnte es anders das Positron Verhalten das eine mögliche Erklärung für das Rätsel der Antimaterie bieten würde. Keinen Unterschied könnte erklären, warum die Sache so weit verbreitet wie Antimaterie scheint.

Das Standardmodell der Teilchenphysik prognostiziert derzeit, dass jede Verzerrung in der Form eines Elektrons viel zu klein ist, um zu erkennen, werden rund 100 Milliarden Mal über die Empfindlichkeit des aktuellen Tests. Allerdings sagte "fast alle Physiker glauben, dass unsere aktuellen Theorie der Teilchenphysik das a und o ist nicht," Hudson.

Zum Beispiel sind Änderungen zum Standardmodell erforderlich, um potenziell zu erklären, was dunklen Materie? unsichtbar, noch unbekannte Komponente, die macht etwa 85 Prozent aller Materie im Universum? möglicherweise. Viele dieser Änderungen, wie z. B. eine Theorie bekannt als Supersymmetrie, schlage Elektronen weit mehr verzogen in der Form als das standard-Modell suggeriert werden sollte.

Gewusst wie: ein Elektron messen

Die Forscher Experimente beteiligt feuern Impulse von Ytterbium Monofluoride Molekülen zwischen elektrifizierten Platten. Die Wissenschaftler nutzten dann Lasern um zu messen, wie die Moleküle innerhalb dieser elektrische Felder die Form ihrer Elektronen ableiten verdreht. Sie überwacht 25 Millionen solcher Impulse.

"Die Schwierigkeit ist, dass wir versuchen, einen kleinen Effekt zu messen", sagte Hudson. "Um es in Zusammenhang gebracht: Wenn Sie schwer denken und Ihre Neuronen feuern, generieren sie eine unglaublich winzigen Magnetfeld. Dieses Magnetfeld ist groß genug, um eine Elektronenbewegung verzerren, unser Experiment verdorben ist."

Als solche hatten sie ihre Instrumente gegen Magnetfelder, einschließlich der Verwendung von Metall Abschirmung und benutzerdefinierte Laborgeräte, die Magnetfelder erzeugen nicht umfassend zu schützen.

Obwohl ihre Messungen deuten darauf hin, das Elektron ist kugelförmig, "gibt es noch Zimmer wackeln – das Elektron könnte sehr leicht verzerrt und mit unserer Genauigkeit würde nicht haben wir beobachtet, dass Verzerrungen," sagte Hudson.

"Die Auswirkungen unserer Arbeit ist, dass das Standardmodell der Teilchenphysik noch nicht widerlegt worden ist, und die Theorien, die darüber hinausgehen eingeschränkt, aber noch nicht entweder widerlegt wurden."

Zum Beispiel die neuen Messungen setzen starke Grenzen, eines der beliebtesten Theorien erweitern das standard-Modell, Supersymmetrie, sagte er.

Die Wissenschaftler arbeiten bereits daran, ihre Präzision weiter zu verbessern.

"Das Ergebnis spannend ist, weil wir etwas Neues über eines der grundlegenden Bausteine der Materie finden sind", sagte Hudson. "Die Ergebnisse werfen ein Licht auf neue Theorien der Teilchenphysik."

Hudson und seine Kollegen detailliert ihre Entdeckungen in der 26 Mai Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

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