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一項新的測量證實 電子非常圓

  7月7日,《科學》雜誌上的物理學家報道稱,一項新的測量記錄了這個亞原子粒子球形的形狀到一個前所未有的精確度。

  這種近乎完美的圓形加深了宇宙中為什麼有比反物質更多的物質的謎團。電子形狀的任何不對稱性,即粒子電荷的分佈,都會指向自然法則中的相關不對稱性,這可以解釋宇宙的這一特徵。

  這個被物理學家稱為電子電偶極矩的屬性的測量比先前最佳電子形狀的測量精度提高了兩倍。

  科羅拉多大學波德分校的物理學家Tanya Roussy表示:「我不認為吉尼斯會統計這個,但如果他們這樣做了,我們將創造一個新的世界紀錄。」 新的測量結果非常精確,如果一個電子的大小相當於地球,那麼其形狀的任何不對稱性都必須小於一個原子的尺度。

  為了測量粒子形狀,Roussy和同事們觀察了電子是否在電場中旋轉。如果電子不是圓形而是略帶卵形,電場會對它們施加扭矩,就像重力會使端立的雞蛋倒下。

  為了觀察到扭矩,研究團隊尋找電荷分子的能量水平變化。如果電子存在扭矩,那麼不同方向的「卵形」會使分子具有不同的能量水平。研究人員發現分子的能量水平沒有差別,證實了電子的圓形。

  在最基本的層面上,電子是點狀粒子,沒有確定的大小和形狀。但在量子場論中,電子可以被認為被暫時存在和消失的「虛擬」粒子包圍,這使得每個電子具有一個球形的電荷暈。如果發現該電荷暈略帶卵形,這可能會指向宇宙如何傾向於物質。

  大爆炸應該在相等的部分中創造物質和反物質,它們是彼此的鏡像,具有相反的電荷。但我們宇宙中的物質很普遍,而反物質很少。理論物理學家認為,某些亞原子粒子的存在可能會使物質佔優勢。如果這些粒子存在,它們也會瞬時出現和消失在電子周圍,從而使其成為橢圓形。

  這些粒子如此龐大,因此需要消耗大量能量才能產生,它們甚至在世界上最大的粒子加速器——日內瓦附近的大型強子對撞機中也無法被發現。這使得電子圓形度的敏感研究成為粒子物理學家的重要測試。芝加哥大學的物理學家David DeMille是先前電子圓形度最佳測量背後的科學家之一,他表示,這樣的實驗即將進一步改進,測試質量更大的粒子。

  目前,新的結果沒有發現任何隱藏的粒子,這使得物質如何取得上風的謎團仍未解決。

責任編輯: 李冬琪  來源:煎蛋網 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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