Vorm Van Electron Is Verrassend Rond

{h1}

Het elektron lijkt, tegen voorspellingen, perfect rond te zijn en roept vragen op over een van de fundamentele bouwstenen van het universum.

Het elektron lijkt, tegen voorspellingen, perfect rond te zijn en roept vragen op over een van de fundamentele bouwstenen van het universum.

De vorm van een elektron verwijst naar die van de wolk van zogenaamde virtuele deeltjes waarvan gedacht wordt dat ze een dimensieloos punt omgeven. Wetenschappers hebben voorspeld dat deze wolk enigszins asferisch zou zijn als gevolg van de aantrekkingskracht van de positieve en negatieve polen.

Maar nu hebben fysicus Jony Hudson van Imperial College London en zijn collega's de vorm van het elektron in ongekende details geanalyseerd en vonden dat het net zo goed een perfecte bol was als kan worden gemeten, tot minder dan een miljoenste van een miljoenste van een miljoenste van een miljardste centimeter.

"Als we het elektron zouden uitbreiden tot de grootte van het zonnestelsel, dan hebben we de vorm nauwkeurig gemeten tot minder dan de breedte van een mensenhaar," vertelde Hudson aan WordsSideKick.com.

Een van de vragen die de bevinding oproept is waarom het universum geen gelijke delen van elektronen bevat en hun zeldzamere antimaterie-tegenhangers, positronen genoemd. [De coolste kleine deeltjes in de natuur]

Kosmische consequenties

Wetenschappers denken dat elektronen zelf puntachtige objecten zijn die geen enkele hoogte, breedte of diepte hebben. Ondertussen is de ogenschijnlijk lege ruimte rondom het elektron "vol met paren deeltjes en antideeltjes die vloeien in en uit bestaan ​​- zogenaamde 'virtuele deeltjes' - dus ziet de moderne natuurkunde het elektron als onafscheidelijk van de wolk van virtuele deeltjes die omringt het, "Hudson uitgelegd.

Hoewel het precies meten van deze wolk voorbij gaat aan het vermogen van moderne methoden, hebben wetenschappers voorspeld dat het bijna een bol is, maar niet precies. Een elektron kan worden opgevat als een minuscule batterij, compleet met positieve en negatieve polen, en deze aantrekkingskracht van tegenovergestelde polen zou in principe de vorm van de wolk vervormen.

Hoewel deze vervorming buitengewoon klein zou zijn, zouden de gevolgen op een kosmische schaal zijn. Deze afwijking zou bijvoorbeeld kunnen verklaren 'waarom het universum lijkt te bestaan ​​uit bijna volledig materie en geen antimaterie', zei Hudson. "De huidige theorieën van de fysica voorspellen dat er ongeveer gelijke hoeveelheden materie en antimaterie zouden moeten zijn."

Als het elektron niet rond was, zou het zich anders kunnen gedragen dan het positron, wat een mogelijke verklaring zou kunnen zijn voor het raadsel van antimaterie. Elk verschil zou kunnen verklaren waarom materie meer voorkomt dan antimaterie.

Het standaardmodel van deeltjesfysica voorspelt momenteel dat elke vervorming in de vorm van een elektron veel te klein is om te detecteren, ongeveer 100 miljard keer groter dan de gevoeligheid van huidige experimenten. Echter, "bijna alle natuurkundigen geloven dat onze huidige theorie van de deeltjesfysica niet het enige en het einde is," zei Hudson.

Er zijn bijvoorbeeld aanpassingen aan het standaardmodel nodig om mogelijk uit te leggen wat donkere materie is? dat onzichtbare, tot nu toe ongeïdentificeerde onderdeel dat ongeveer 85 procent uitmaakt van alle materie in het universum? kan zijn. Veel van deze modificaties, zoals een theorie die bekend staat als supersymmetrie, suggereren dat elektronen veel meer krommen in vorm dan het standaardmodel suggereert.

Hoe een elektron te meten

De experimenten van de onderzoekers omvatten het afvuren van pulsen van ytterbium monofluoride moleculen tussen geëlektrificeerde platen. De wetenschappers gebruikten vervolgens lasers om te meten hoe de moleculen binnen deze elektrische velden verdraaiden om de vorm van hun elektronen af ​​te leiden. Ze bewaakten 25 miljoen dergelijke pulsen.

"De moeilijkheid is dat we zo'n klein effect proberen te meten," zei Hudson. "Om het in context te plaatsen: als je hard nadenkt en je neuronen vuren, genereren ze een ongelooflijk klein magnetisch veld.Dit magnetische veld is groot genoeg om de beweging van een elektron zo ver te vervalsen dat het experiment wordt verpest."

Als zodanig moesten ze hun instrumenten uitgebreid beschermen tegen magnetische velden, inclusief het gebruik van metalen afscherming en aangepaste laboratoriumapparatuur die geen magnetische velden opwekt.

Hoewel hun metingen suggereren dat het elektron sferisch is, "er is nog steeds bewegingsruimte - het elektron zou heel licht kunnen worden vervormd, en met onze nauwkeurigheid zouden we die vervorming niet hebben waargenomen", zei Hudson.

"De implicatie van ons werk is dat het standaardmodel van deeltjesfysica nog niet is ontkracht en de theorieën die daarboven gaan zijn beperkt, maar nog niet ontkracht."

De nieuwe metingen leggen bijvoorbeeld sterke beperkingen op een van de meer populaire theorieën om het standaardmodel, supersymmetrie, uit te breiden, zei hij.

De wetenschappers zijn al aan het werk om hun precisie verder te verbeteren.

"Het resultaat is spannend omdat we iets nieuws ontdekken over een van de fundamentele bouwstenen van de materie," zei Hudson. "De resultaten werpen licht op nieuwe theorieën over deeltjesfysica."

Hudson en zijn collega's beschrijven hun bevindingen in het 26 mei nummer van het tijdschrift Nature.

Volg WordsSideKick.com voor het laatste nieuws over wetenschap en ontdekkingen op Twitter @wordssidekick en verder Facebook.


Video Supplement: Just How Small is an Atom?.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com