Φυσικοί από την συνεργασία ACMEEDM εξέτασαν το σχήμα του φορτίου ενός ηλεκτρονίου με πρωτοφανή ακρίβεια για να επιβεβαιώσουν ότι είναι εξαιρετικά σφαιρικά. Τούτο το αποτέλεσμα, που αναφέρεται στο περιοδικό Nature , υποστηρίζει την ισχύ του Καθιερωμένου Μοντέλου της Σωματιδιακής Φυσικής και φαίνεται να αναγκάζει πολλές εναλλακτικές θεωρίες να αναθεωρηθούν.
Καλλιτεχνική αναπαράσταση ενός ηλεκτρονίου που περιστρέφεται γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου αλλά και περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του ως νέφος άλλων υποατομικών σωματιδίων που εκπέμπονται συνεχώς και επαναπορροφούνται.
Το Καθιερωμένο Μοντέλο περιγράφει τις περισσότερες από τις θεμελιώδεις δυνάμεις και τα σωματίδια στο Σύμπαν. Το μοντέλο είναι μια μαθηματική εικόνα της πραγματικότητας και κανένα εργαστηριακό πείραμα που έχει εκτελεστεί έχει έρθει σε αντίθεση με αυτό. Αυτή η έλλειψη αντίφασης φέρνει σε αμηχανία τους φυσικούς για δεκαετίες.
“Το Καθιερωμένο Μοντέλο ως έχει δεν μπορεί να είναι σωστό επειδή δεν μπορεί να προβλέψει γιατί υπάρχει το Σύμπαν. Αυτό είναι ένα πολύ μεγάλο κενό”, δήλωσε ο καθηγητής Gerald Gabrielse του Northwestern Πανεπιστημίου , μέλος της συνεργασίας ACME.
Προσπαθώντας να «διορθώσουν» το καθιερωμένο μοντέλο, πολλά εναλλακτικά μοντέλα προβλέπουν ότι η φαινομενικά ομοιόμορφη σφαίρα ενός ηλεκτρονίου είναι στην πραγματικότητα ασυμμετρικά σπασμένη.
Ένα τέτοιο μοντέλο, που ονομάζεται Υπερσυμμετρικό Μοντέλο, υποδηλώνει ότι άγνωστα, βαριά υποατομικά σωματίδια επηρεάζουν το ηλεκτρόνιο για να αλλάξει το άριστα σφαιρικό σχήμα του – ένα μη-αποδεδειγμένο φαινόμενο που ονομάζεται «ηλεκτρική διπολική ροπή».
Αυτά τα άγνωστα, βαρύτερα σωματίδια θα μπορούσαν να είναι υπεύθυνα για μερικά από τα πιο λαμπερά μυστήρια του Σύμπαντος και θα μπορούσαν ενδεχομένως να εξηγήσουν γιατί το Σύμπαν είναι κατασκευασμένο από ύλη αντί αντιύλης.
“Σχεδόν όλα τα εναλλακτικά μοντέλα λένε ότι το φορτίο των ηλεκτρονίων ίσως να είναι σχεδόν επίπεδο, αλλά απλά δεν το είχαμε παρατηρήσει με ευαίσθητα πειράματα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο αποφασίσαμε να κοιτάξουμε εκεί μέσα με τη μεγαλύτερη ακρίβεια που ποτέ πριν δεν είχαμε κάνει, “δήλωσε ο Καθηγητής Gabrielse.
Οι ερευνητές του ACME διερεύνησαν αυτό το ερώτημα πυροδοτώντας μια δέσμη ψυχρών μορίων οξειδίου του θορίου σε ένα θάλαμο μεγέθους ενός μεγάλου γραφείου. Στη συνέχεια μελέτησαν το φως που εκπέμπεται από τα μόρια.
Το στρεφόμενο φως θα έδειχνε την ηλεκτρική διπολική ροπή. Όταν το φως δεν στρίβει, οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το σχήμα του ηλεκτρονίου ήταν, στην πραγματικότητα, σφαιρικό, επιβεβαιώνοντας την πρόβλεψη του Τυπικού Μοντέλου.
Δεν υπάρχουν λοιπόν ενδείξεις ότι η ηλεκτρική διπολική ροπή δείχνουν ότι δεν υπάρχουν αυτά τα υποθετικά βαρύτερα σωματίδια.
Αν αυτά τα σωματίδια δεν υπάρχουν καθόλου, οι ιδιότητές τους διαφέρουν από εκείνες που προβλέπουν οι θεωρητικοί.
“Εάν είχαμε ανακαλύψει ότι το σχήμα δεν ήταν σφαιρικό, αυτό θα ήταν ο μεγαλύτερος τίτλος (ανακάλυψη) της φυσικής για τις τελευταίες δεκαετίες”, σημείωσε ο Καθηγητής Gabrielse.
“Αλλά το εύρημα μας εξακολουθεί να είναι εξίσου επιστημονικά σημαντικό, επειδή ενισχύει το Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής των Σωματιδίων και αποκλείει εναλλακτικά μοντέλα”.
“Το αποτέλεσμα μας λέει στην επιστημονική κοινότητα ότι πρέπει να επανεξετάσουμε σοβαρά μερικές από τις εναλλακτικές θεωρίες”, πρόσθεσε ο καθηγητής David DeMilleτου Πανεπιστημίου Yale , μέλος της Συνεργασίας ACME.
“Είναι μια συναρπαστική εξέλιξη για τη φυσική των σωματιδίων”, δήλωσε ο Dr. John Doyle , μέλος της ομάδας ACME του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ.
“Οι μετρήσεις σε μέγεθος δωματίου, με κβάντα, συμβάλλουν στην προώθηση των συνόρων στη φυσική των σωματιδίων και στην ανίχνευση κορυφαίων θεωριών για την ύπαρξη ύλης στο σύμπαν μας”.
