Нарешті, у нас може бути спосіб вирішити загадку антиматерії космосу

Таємниця антиречовини

У 1987 році фізик Дж. Томсон виявив частку, відому як електрон. У століття-плюс, з тих пір, вчені були на полюванні за відповіддю на оманливе складне питання - Чи є електрони навколо? - і виходячи з того, що ми зараз знаємо, відповідь - так. Як сказав футуризм Мордехай-Марк Мак Лоу, астрофізик з Американського музею природної історії, електрони круглі «в межах похибки вимірювання».

На жаль, ця відповідь просто залишає фізикам більше питань.

Відповідно до стандартної моделі фізики, коли наш Всесвіт вперше виникла з Великим Вибухом, вона повинна була містити рівну кількість матерії і антиматерії, і це проблема. «Як відомо всім фанатам« Зоряного шляху », коли матерія й антиматерія об'єднуються, вони знищуються в результаті вибуху фотонів», - сказав Мак Лоу. Виходячи з цього, всесвіт не повинна існувати взагалі, і все ж тут вона є.

З цією метою вчені шукали будь-які ознаки асиметрії між речовиною і антиматерією, які могли б пояснити, чому Всесвіт не була миттєво знищена і чому в даний час вона містить набагато більше матерії, ніж антиматерія. Якби електрони були грудкуватими і округлими, а не ідеально сферичними, це могло б означати таку бажану асиметрію, але електрони круглі, наскільки ми можемо судити.

Тепер дослідники з JILA продемонстрували новий метод пошуку форми електронів, який міг би виявити спотворення.

Якщо електрон мав електричний дипольний момент (EDM), він вказував би несферичну форму. У пошуках ЕДМ вчені зазвичай розглядали електрони в пучках конкретних атомів і молекул. На жаль, рух променя обмежує кількість часу, протягом якого електрони можуть бути виміряні, і до сих пір спостереження виявилися нульовими знаками EDM.

Дослідники JILA використовують інший підхід. Замість того, щоб дивитися на електрони в пучках нейтральних частинок, вони захоплювали молекулярні іони неорганічної сполуки, званого фторид гафнію, в обертовому електричному полі. Замість того, щоб летіти, як в промені, іони в цій ситуації простежують крихітні кола. До сих пір дослідники JILA змогли відслідковувати рух електронів на 0,7 секунди. Це в 1000 разів довше, ніж спостереження з використанням променів.

Загадкові явища

Підтвердження того, що електрони круглі, може здатися несуттєвим, але спостереження матиме серйозні наслідки. В даний час ми працюємо в припущенні, що, незалежно від того, чи рухається час вперед або назад, фізичні процеси виглядають однаково. Якщо спостерігається ненульовий EDM, це змінить наше розуміння симетрії тимчасового звернення і деяких з основних базових рівнів фізики. Це також потенційно могло б вирішити велику загадку антиматерії в основі нашого самого існування.

Тепер, коли вони змогли довести, що їх метод працює, дослідники JILA можуть почати наполягати на цьому, за словами Mac Low. Дійсно, вони вже вдосконалили свій метод, і провідний дослідник Ерік Корнелл сказав Science, що, на їхню думку, вони зможуть підвищити чутливість своїх експериментів приблизно в 10 разів протягом всього лише декількох років, що має дозволити їм створити вимір сферичності електрона, яке краще , ніж ті, які в даний час існують.

Інші групи також працюють над проектами для отримання більш чутливих вимірювань форми електронів. Поточний запис чутливості відноситься до співпраці ACME в Гарварді і Єлі, і вони вважають, що в наступному році вони зможуть зменшити невизначеність своїх спостережень в 20 разів. Група в штаті Пенн встановила мету 30-кратного поліпшення вимірювань ACME. Фізики з Імперського коледжу вважають, що 1000-кратний виграш в найближчі п'ять років можливий з використанням методів, над якими вони в даний час працюють, і, як сказав Hinds лідер цієї групи, цей рівень чутливості повинен бути достатнім для «Виключити цілий ряд теорій» , зосереджених на електронному ЕДМ. Якщо в цей момент відповідь все той же - електрони круглі - теоретики просто повинні почати шукати в іншому місці відповіді на ці таємниці всесвіту.

Література: Журнал Science, Gizmodo, Scientific American