Elektronlar son derece yuvarlak ve bazı fizikçiler bundan memnun değiller.
Araştırmacılar yeni bir çalışmada, yeni bir deney, bugüne kadar elektronların en ayrıntılı görünümünü, parçacıkları çevreleyen parçacıkların kanıtlarını ortaya çıkarmak için lazerler kullanarak yakaladı. Molekülleri aydınlatarak, bilim adamları diğer atomaltı parçacıkların bir elektronun yükünün dağıtımını nasıl değiştirdiğini yorumlayabildiler. [Fizikte 18 En Büyük Çözümsüz Gizem]
Elektronların simetrik yuvarlaklığı, görünmeyen parçacıkların elektronları ezilmiş dikdörtgen şekillere veya ovallere çarpacak kadar büyük olmadığını öne sürdü. Bu bulgular bir kez daha, evrende parçacıkların ve kuvvetlerin nasıl davrandığını tanımlayan, Standart Model olarak bilinen uzun süredir devam eden bir fizik teorisini doğrulamaktadır.
Aynı zamanda, bu yeni keşif, Standart Modelin açıklayamayacağı fenomenlerle ilgili boşlukları doldurmaya çalışan birçok alternatif fizik kuramını tersine çevirebilir. Bu, belki de çok hoşnutsuz fizikçilerin çizim tahtasına geri gönderileceğini söyledi, yazar, yazar New York, Connecticut'daki Yale Üniversitesi Fizik Bölümü profesörü olan David DeMille.
DeMille, WordsSideKick.com'a “Kesinlikle kimseyi mutlu etmeyecek” dedi.
Atom altı parçacıklar henüz doğrudan gözlemlenemedikleri için, bilim adamları nesneleri dolaylı deliller yoluyla öğrenirler. DeMille, negatif yüklü elektronların etrafındaki olayları gözlemleyerek, henüz görülmemiş parçacıkların bulutlarıyla dolup taştığını düşünerek, parçacıkların davranış modellerini oluşturabilir.
Standart Model, maddenin tüm yapı taşları arasındaki etkileşimlerin çoğunu ve bu parçacıklar üzerinde hareket eden kuvvetleri açıklamaktadır. Onlarca yıl boyunca, bu teori maddenin nasıl davrandığını başarılı bir şekilde tahmin etmiştir.
Bununla birlikte, modelin açıklayıcı başarısı için birkaç nüksetme istisnası vardır. Standart Model, karanlık maddeyi, yerçekimsel bir çekme uygulayan gizemli ve görünmez bir maddeyi açıklamamaktadır, ancak ışık yayar. Ve Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü'ne (CERN) göre, model maddeyi etkileyen diğer temel güçlerin yanı sıra yerçekimini de hesaba katmıyor.
Alternatif fizik teorileri, Standart Modelin kısa olduğu yerlerde cevaplar sunar. Standart Model, elektronları çevreleyen parçacıkların bir elektronun şeklini etkilediğini, ancak mevcut teknolojiyi kullanarak neredeyse fark edilmeyecek kadar küçük bir ölçekte olduğunu tahmin etmektedir. Ancak diğer teoriler, henüz keşfedilmemiş ağır parçacıkların varlığına işaret etmektedir. Örneğin Supersymmetric Standard Model, Standart Modeldeki her parçacığın bir antimadde partnerine sahip olduğunu varsayar. Yeni çalışmanın yazarları, bu hipotetik ağır parçacıkların elektronları, araştırmacıların gözlemleyebildiği dereceye kadar deforme edeceğini söyledi.
Bu tahminleri test etmek için, yeni deneyler, 2014 yılında tamamlanan önceki çabalardan 10 kat daha yüksek bir çözünürlükte elektronlara baktı; Her iki araştırma da Advanced Cold Molecule Electron Electric Dipole Moment Search (ACME) araştırma projesi tarafından yürütülmüştür.
Araştırmacılar, elektronun küresel şeklinin deforme olduğu, bir ucunda küresel bir şeklin deforme olduğu ve elektronun yükünü etkileyen ağır parçacıklardan ötürü açıkladığı, elektrot dipol momenti olarak adlandırılan ve (kanıtlanmamış) bir fenomen aradı.
Bu parçacıklar, Standart Model tarafından tahmin edilen parçacıklardan “çok fazla büyüklükte büyük siparişler” olurdu, ”diye de ekliyor DeMille, Standart Model'in ötesinde yeni bir şey olup olmadığını söylemenin çok açık bir yolu.
Yeni çalışma için, ACME araştırmacıları, Harvard Üniversitesi'nde bir bodrum katında nispeten küçük bir odaya, saniyede 50 kez, nabız başına 1 milyon oranında bir soğuk toryum-oksit molekülü demeti yönetti. Bilim adamları molekülleri lazere çevirdi ve moleküller tarafından yansıyan ışığı incelediler; Işıktaki kıvrımlar bir elektrik dipol momentine işaret eder.
Araştırmacılar, yansıyan ışıkta hiçbir bükülme olmadı ve bu sonuç, elektronların etrafında ağır parçacıkları öngören fizik teorileri üzerinde karanlık bir gölge yarattı. DeMille bir ifadede, bu parçacıkların hala var olabileceğini, ancak mevcut teorilerde nasıl tarif edildiğinden çok farklı olabileceğini söyledi.
DeMille, "Sonuçlarımız, bilimsel topluma alternatif teorilerden bazılarını yeniden düşünmemiz gerektiğini söylüyor." Dedi. [Garip Kuarklar ve Muons, Aman Tanrım! Doğanın En Küçük Parçacıkları Disekte Edildi]
DeMille, bu denemenin elektronlar etrafındaki parçacık davranışını değerlendirirken, karanlık madde arayışında da önemli etkiler yarattığını söyledi. Subatomik parçacıklar gibi, karanlık madde doğrudan gözlenemez. Fakat astrofizikçiler onun orada olduğunu biliyorlar, çünkü yıldızlar, gezegenler ve ışık üzerindeki çekimsel etkilerini gözlemlediler.
DeMille, "Bizim gibi, astrofizikçiler, birçok teorinin tahmin ettikleri yüreğe bakıyorlar - uzun bir süre ve çok iyi nedenlerle - bir sinyal görünmelidir" dedi. "Ve yine de, hiçbir şey görmüyorlar, ve hiçbir şey görmüyoruz."
Standart Model tarafından tahmin edilmeyen hem karanlık madde hem de yeni atom altı parçacıklar henüz doğrudan tespit edilmeli; Yine de, büyüyen bir kanıt niteliğindeki kanıt, bu olguların var olduğunu öne sürmektedir.Ama bilim adamları bunları bulabilmeden önce, neye benzedikleri ile ilgili uzun zamandır devam eden fikirlerin büyük olasılıkla hurdaya ayrılmasının gerekeceğini de ekledi.
“Yeni parçacıklar hakkındaki beklentiler, yanlış oldukları gibi gittikçe daha çok bakıyor” dedi.
Bulgular Nature dergisinde bugün online olarak yayınlanmıştır (17 Ekim).
Aslen yayınlandı Canlı Bilim'de.