Elektróny sú úplne okrúhle a niektorí fyzici s tým nie sú spokojní.
Nový experiment zachytil doteraz najpodrobnejšie obrázky elektrónov. Vedci použili lasery na detekciu dôkazov o časticiach obklopujúcich častice. Osvetľovacími molekulami vedci pochopili, ako subatomárne častice menia distribúciu náboja elektrónu.
Symetrický kruhový tvar elektrónov naznačuje, že neviditeľné častice nie sú dostatočne veľké na to, aby zmenili tvar elektrónov na oválne. Výsledky štúdie opätovne potvrdzujú starú fyzikálnu teóriu známu ako štandardný model, ktorá opisuje, ako sa častice a sily vo vesmíre správajú.
A zároveň by nový objav mohol zmeniť niekoľko teórií alternatívnej fyziky, ktoré sa snažia nájsť chýbajúce informácie o javoch, ktoré štandardný model nedokáže vysvetliť.
Keďže subatomické častice nemožno priamo pozorovať, vedci sa o nich dozvedajú prostredníctvom nepriamych dôkazov. Vedci pozorujú, čo sa deje vo vákuu okolo záporne nabitých elektrónov, o ktorých sa predpokladá, že sú obklopené oblakmi doteraz neviditeľných častíc.
Štandardný model opisuje interakcie medzi všetkými stavebnými kameňmi hmoty, ako aj sily, ktoré pôsobia na subatomárne častice. Táto teória už desaťročia úspešne predpovedala, ako sa bude správať hmota.
Existuje však niekoľko bodov, ktoré model nedokáže vysvetliť. Napríklad temná hmota, záhadná a neviditeľná látka, ktorá je schopná gravitačnej príťažlivosti, ale nevyžaruje svetlo. Model tiež nevysvetľuje gravitáciu, ani iné základné sily, ktoré ovplyvňujú hmotu.
Alternatívne fyzikálne teórie ponúkajú odpovede v prípade zlyhania štandardného modelu. Štandardný model predpovedá, že častice obklopujúce elektrón ovplyvňujú jeho tvar, ale v takom nekonečnom rozsahu, že je takmer nemožné zistiť pomocou existujúcej technológie.
Propagačné video:
Ale iné teórie hovoria, že stále existujú nezverejnené ťažké častice. Napríklad supersymetrický štandardný model uvádza, že každá častica v štandardnom modeli má antihmotného partnera. Tieto hypotetické ťažké častice môžu deformovať elektróny tak, aby vedci videli. Na testovanie týchto predpovedí sa nový experiment zameriaval na elektróny 10-krát vyššie ako predchádzajúci pokus v roku 2014.
Vedci hľadali nepolapiteľný a nepreukázaný jav nazývaný elektrický dipólový moment, v ktorom sa zdá, že sférický tvar elektrónu je zdeformovaný - „rozdrvený na jednom konci a vypuklý na druhom“, vysvetľuje DeMille. Táto forma by mala byť dôsledkom vplyvu ťažkých častíc na elektrónový náboj.
Tieto častice by boli „o mnoho, veľa rádov silnejšie“ako častice predpovedané štandardným modelom, takže by to bol „presvedčivý spôsob, ako dokázať, či sa niečo deje mimo vysvetlení štandardného modelu,“hovorí DeMille.
V novej štúdii vedci použili lúče molekúl studeného oxidu tória pri rýchlosti 1 milión impulzov 50 krát za sekundu v relatívne malej komore v suteréne Harvardskej univerzity. Vedci vystrelili lasery na molekuly a študovali, ako by sa od nich odrazilo svetlo; lom svetla by naznačoval elektrický dipólový moment.
V odrazenom svetle však nedošlo k žiadnemu skresleniu a tento výsledok spochybňuje fyzikálne teórie, ktoré predpovedajú silné častice rojujúce sa okolo elektrónov. Tieto častice sa môžu vyskytovať, ale pravdepodobne sa budú líšiť od tých, ktoré sú opísané v existujúcich teóriách.
„Náš výsledok hovorí vedeckej komunite, aby vážne prehodnotila alternatívne teórie,“hovorí DeMille.
Kým experiment vyhodnotil správanie sa častíc okolo elektrónov, poskytol tiež dôležité informácie o hľadaní temnej hmoty. Rovnako ako subatomické častice, tmavá hmota nemôže byť pozorovaná priamo. Astrofyzici však vedia, že existuje, pretože pozorovali jeho gravitačný vplyv na hviezdy, planéty a svetlo.
"Rovnako ako my, aj astrofyzici sa pozerajú na to, kde veľa teórií predpovedalo signál," hovorí DeMille. „Kým nič nevidia, nič nevidíme.“
Temná hmota aj nové subatomické častice, ktoré štandardný model nepredpovedal, zostávajú priamo viditeľné; napriek tomu rastúci počet presvedčivých dôkazov naznačuje, že tieto javy existujú. Predtým, ako ich vedci nájdu, pravdepodobne stojí za to zbaviť sa niektorých starých teórií.
„Predpovede o tom, ako vyzerajú subatomárne častice, sú stále nepravdepodobnejšie,“hovorí DeMille.