电子确认为球形 或推翻超对称理论
科学家们近期对现有的物理学理论产生了质疑,尽管他们在探索更深层次的理论方面付出了努力,但进展却屡屡受阻。美国科学家针对电子内部电偶极矩的最新研究同样未能取得突破性进展,这一研究却成功地证伪了一些广受欢迎的物理学理念,如超对称理论。这一研究由耶鲁大学的戴维·德米勒、哈佛大学的杰拉尔德·加布里埃尔斯以及英国帝国理工学院的强尼·哈德森领导的研究团队开展。他们致力于对电子形状进行测试,这一属性或许有助于揭示潜在的“物理学新理论”。传统的观念认为电子是球形的,但如果它们具有偶极矩,那么它们会被轻微压扁呈椭圆形。哈德森对此解释道:“偶极矩是描述电子对称性的技术手段。”
按照粒子物理学的标准模型预测,电子的电偶极矩应该为零。某些涵盖尚未探测到的粒子的理论则预测电子的电偶极矩应该大于零。经过长达50多年的搜寻,尽管最新研究的灵敏度是2011年类似实验的十多倍,科学家们仍然未在电子内部发现电偶极矩的信号。这项新研究结果表明,在10-29厘米范围内,电子依然保持球形。
此次实验的目标在于探索电子的量子属性。量子力学原理指出,包括电子在内的所有粒子都会引发粒子云团的持续出现和消失。如果粒子物理学的标准模型包含了所有粒子,那么粒子云中的粒子应该是普通的。如果存在尚未发现的奇异粒子,它们应该出现在电子周围的粒子云中,导致粒子云失去对称性,进而产生电偶极矩。
为了探寻这种不对称性,科学家们选择了一氧化钍内的电子作为研究对象,因为它们的特殊属性会使它们的晃动更为明显。就像球形的台球旋转时表现得很平滑,而椭圆形的鸡蛋则会晃动一样,拥有电偶极矩的电子也应该表现出类似的晃动。科学家们并未发现任何迹象表明电子在旋转时存在晃动现象。