Электроны имеют чрезвычайно круглую форму, подтверждает новое измерение.

Результат углубляет тайну, почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии.

Чтобы проверить, действительно ли электроны круглые, физики использовали электрически заряженные молекулы фторида гафния, заключенные в вакуумную камеру (на рисунке).

Электроны действительно, действительно круглые.

Новое измерение подтверждает сферическую форму субатомной частицы с рекордной точностью, сообщают физики в журнале Science от 7 июля.

Эта почти идеальная округлость углубляет тайну того, как Вселенная оказалась заполнена материей в отличие от ее аналога - антиматерии. Любая асимметрия в форме электрона, а именно распределение электрического заряда частицы, указывает на соответствующую асимметрию в законах природы, которая может объяснить эту особенность космоса.

Измерение - свойства, известного в физике как электрический дипольный момент электрона - в два раза точнее, чем предыдущее лучшее измерение формы электрона (SN: 10/17/18).

"Я не думаю, что Гиннес это отслеживает, но если бы они это сделали, у нас был бы новый мировой рекорд", - говорит физик Таня Русси из Университета Колорадо в Боулдере. Новое измерение настолько точное, что если бы электрон был размером с Землю, то любая асимметрия в его форме должна была бы быть в масштабе меньше атома.

Чтобы определить форму частицы, Русси и его коллеги посмотрели, поворачиваются ли электроны в электрическом поле. Если бы электроны были не круглыми, а слегка яйцеобразными, то электрическое поле оказывало бы на них вращающий момент, подобно тому, как гравитация опрокидывает яйцо, стоящее на конце.

Чтобы увидеть этот крутящий момент, команда искала изменения в энергетических уровнях электрически заряженных молекул фторида гафния. Любой крутящий момент на электронах приводил бы молекулы к различным энергетическим уровням в зависимости от того, в каком направлении "яйцо" было ориентировано относительно электрического поля. Исследователи не обнаружили никакой разницы в энергетических уровнях молекул, что подтверждает округлость электрона.

На самом базовом уровне электроны представляют собой точечные частицы, не имеющие определенного размера и формы. Но в квантовой теории поля электроны можно рассматривать как окруженные временными "виртуальными" частицами, которые появляются и исчезают, придавая каждому электрону сферический ореол электрического заряда. Если окажется, что этот ореол имеет форму яйца, это может указать на то, как Вселенная стала однобокой по отношению к материи.

Большой взрыв должен был создать материю и антиматерию в равных частях - они являются зеркальными отражениями друг друга с противоположными электрическими зарядами. Но материя в нашей Вселенной распространена, а антиматерия - скудна. Физики-теоретики предположили, что существование определенных субатомных частиц могло бы изменить баланс в сторону материи (SN: 9/22/22). Если эти частицы существуют, то они также будут мимолетно появляться и исчезать вокруг электрона таким образом, что он станет продолговатым.

Такие частицы будут настолько массивными и, следовательно, потребуют так много энергии для производства, что их невозможно будет обнаружить даже на самом большом в мире ускорителе частиц - Большом адронном коллайдере под Женевой. Это делает чувствительные исследования округлости электрона важным испытанием для физиков частиц. По словам физика Дэвида Демилла из Чикагского университета, одного из ученых, создавших предыдущее лучшее измерение округлости электрона, такие эксперименты могут стать еще более совершенными.

Пока что новый результат не показывает никаких следов скрытых частиц, оставляя неразрешенной загадку того, как материя одержала верх. А это, по словам ДеМилля, "оставляет нас с вопросом о том, что же там, снаружи".