作者:张佳欣 来源:科技日报 发布时间:2023/7/10 8:43:01
选择字号:
迄今最精确测量证实电子“非常圆”

 

科技日报讯(记者张佳欣)美国国家标准与技术研究院、科罗拉多大学天体物理联合实验室(JILA)等机构的研究人员,在6日的《科学》杂志上报告称,他们开展的一项精确度达到创纪录水平的新测量,证实了电子中电荷的分布基本上是完美的圆球形。该结果意味着,要解开宇宙中物质为何多于反物质这一谜团需另辟蹊径。

在宇宙诞生的最初时刻,无数的质子、中子和电子与它们的反物质对应物一起形成。随着宇宙的膨胀和冷却,几乎所有这些物质和反物质粒子都会相遇并相互湮灭,只留下光子。如果宇宙是完全对称的,物质和反物质的数量相等,那么故事就结束了,而人类永远不会存在。但一定有一种不平衡,即一些剩余的质子、中子和电子,形成了原子、分子、恒星、行星、星系,最终出现了人类。

那么宇宙为什么会有这种不对称性?为了帮助解释这种现象,寻找不对称的迹象,科学家一直在研究电子等基本粒子。

寻找不对称性证据的一个目标是电子的电偶极矩(eEDM)。电子是由负电荷组成的,eEDM表明了电荷在电子北极和南极之间分布的均匀程度。测量到任何高于零的eEDM都将证实存在不对称性——电子更多地呈蛋形而不是圆形。但没有人知道这种偏差到底有多小。

此次,研究团队创下了精确测量eEDM的纪录,比之前的测量结果精确度提高了2.4倍。

这有多精确?研究人员解释说,如果电子的大小与地球一样大,他们的测量会发现比原子半径还要小的不对称性。

为了测量粒子的形状,研究人员观察了电子是否在电场中旋转。如果电子不是圆形的,而是略呈蛋形的,电场就会对它们施加扭矩,就像重力把竖起的鸡蛋弄倒一样。

为了观察这种扭矩,他们观察了带电的氟化镓分子能级的变化。电子的任何扭矩都会给分子带来不同的能级,这取决于“蛋形电子”相对于电场的方向。然而,研究人员发现,分子的能级没有差异,这证实了电子确实非常圆。

理论物理学家认为,某些亚原子粒子的存在可能会使平衡向物质倾斜。如果这些粒子存在,它们也会在电子周围短暂地出现和消失,从而使电子变成椭圆形。虽然目前的测量尚未发现存在不对称性电子的证据,但该结果有助于科学家继续寻找早期宇宙不对称性的答案。

(原标题:迄今最精确测量证实电子“非常圆”发现新基本粒子的希望变渺茫

 
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
研究阐述钙钛矿量子点最新进展 7月福利!科学网APP论文&基金最新活动
让屋顶变白是保持城市凉爽的最好方法 他们心里有一盘棋:“精准设计”水稻种子
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文