Elektronid on absoluutselt ümmargused ja mõned füüsikud pole sellega rahul.
Uues eksperimendis jäädvustati kõige detailsemad elektronide pildid. Teadlased on osakesi ümbritsevate osakeste tuvastamiseks kasutanud lasereid. Molekulide valgustamisega suutsid teadlased mõista, kuidas subatomilised osakesed muudavad elektronide laengu jaotust.
Elektronide sümmeetriline ümmargune kuju viitab sellele, et nähtamatud osakesed pole piisavalt suured, et muuta elektronide kuju ovaalseks. Uuringu tulemused kinnitavad vana standardmudelina tuntud füüsikalist teooriat, mis kirjeldab, kuidas universumi osakesed ja jõud käituvad.
Ja samal ajal võiks uus avastus pöörata mitu alternatiivfüüsika teooriat, mis püüavad leida puuduvat teavet nähtuste kohta, mida tavamudel ei suuda seletada.
Kuna subatomaalseid osakesi ei saa otseselt jälgida, õpivad teadlased nende kohta kaudsete tõendite kaudu. Jälgides vaakumis toimuvat negatiivselt laetud elektronide ümber, mida arvatakse ümbritsevat veel nähtamatute osakeste pilvedest, saavad teadlased luua aatomite käitumise mudeleid.
Standardmudel kirjeldab mateeria kõigi ehitusplokkide vastastikmõjusid, samuti jõudusid, mis mõjutavad subatomaatilisi osakesi. See teooria on aastakümnete jooksul edukalt ennustanud, kuidas mateeria käitub.
Siiski on mitu punkti, mida mudel ei suuda selgitada. Näiteks tumeaine, salapärane ja nähtamatu aine, mis on võimeline gravitatsiooni tõmbama, kuid ei eralda valgust. Samuti ei selgita mudel gravitatsiooni, aga ka muid mateeria mõjutavaid põhijõude.
Alternatiivsed füüsikateooriad pakuvad vastuseid juhul, kui standardmudel ebaõnnestub. Standardmudel ennustab, et elektroni ümbritsevad osakesed mõjutavad selle kuju, kuid nii lõpmatus ulatuses, et seda on olemasoleva tehnoloogia abil peaaegu võimatu tuvastada.
Reklaamvideo:
Kuid teised teooriad väidavad, et ikka veel on avaldamata raskeid osakesi. Näiteks öeldakse supersümmeetrilises standardmudelis, et standardmudeli igal osal on antimaterjali partner. Need hüpoteetilised rasked osakesed võivad deformeerida elektrone punktini, mida teadlased näevad. Nende ennustuste kontrollimiseks vaadeldi uues eksperimendis elektrone, mis on 10 korda suuremad kui eelmine katse 2014. aastal.
Teadlased otsisid tabamatut ja tõestamata nähtust, mida nimetatakse elektriliseks dipoolmomendiks, milles elektroni sfääriline kuju näib olevat deformeerunud - „ühes otsas purustatud ja teises kumer,” selgitab DeMille. See vorm peaks olema raskete osakeste mõju elektronlaengule tagajärg.
Need osakesed oleksid “palju, mitu suurusjärku tugevamad” kui standardses mudelis ennustatud osakesed, nii et see oleks “kaalukas viis tõestada, kas midagi juhtub väljaspool standardmudeli selgitusi,” ütleb DeMille.
Uue uuringu jaoks kasutasid teadlased Harvardi ülikooli keldris suhteliselt väikeses kambris külma tooriumoksiidi molekulide kiirkesi kiirusega 1 miljon impulsi 50 korda sekundis. Teadlased lasid molekulidel lasereid ja uurisid, kuidas neilt peegeldub valgus; murdumine valguses näitab elektrilist dipoolmomenti.
Kuid peegeldunud valguses ei olnud moonutusi ja see tulemus seab kahtluse alla füüsikalised teooriad, mis ennustavad, et rasked osakesed sülevad elektronide ümber. Need osakesed võivad olemas olla, kuid erinevad tõenäoliselt olemasolevates teooriates kirjeldatust.
"Meie tulemus soovitab teadusringkondadel tõsiselt mõelda alternatiivsete teooriate üle," ütleb DeMille.
Ehkki eksperimendis hinnati osakeste käitumist elektronide ümber, andis see olulist teavet ka tumeda aine otsimiseks. Nagu subatomaatilisi osakesi, ei saa ka tumedat ainet otseselt jälgida. Kuid astrofüüsikud teavad, et see on olemas, kuna nad on täheldanud selle gravitatsioonilist mõju tähtedele, planeetidele ja valgusele.
"Sarnaselt meiega vaatavad astrofüüsikud seda, kus paljud teooriad on signaali ennustanud," ütleb DeMille. "Ja kuigi nad ei näe midagi ja me ei näe midagi."
Nii tumedat ainet kui ka uusi subatomaatilisi osakesi, mida standardmudel ei ennustanud, tuleb otse näha; kuid üha suurenev arv veenvaid tõendeid viitab nende nähtuste olemasolule. Kuid enne, kui teadlased neid leiavad, tasub ilmselt jätta kõrvale mõned vanad teooriad.
"Ennustused selle kohta, millised subatomilised osakesed välja näevad, on üha ebatõenäolisemad," ütleb DeMille.
