Mateeria ja antimaterjali tasakaal meie universumis on grandioosne mõistatus, mida füüsikud on aastakümnete vältel püüdnud lahendada. Nüüd, uurides pisikesi elektrone hoolikalt, on teadlased leidnud viisi, kuidas i-d punktistada.
Aastal 1897 avastas füüsik J. Thomson osakese, mida tuntakse elektronina. Pärast seda on teadlased püüdnud leida vastust väga huvitavale küsimusele: kas elektroni kuju on tõesti täiuslik kuul? Selle põhjal, mida me nende osakeste kohta tänapäeval teame, on see tõepoolest nii. Intervjuus futurismile ütles Ameerika loodusloomuuseumi astrofüüsik Mordecai-Mark McLow seda väga delikaatselt. Tema sõnul on elektronid ümmargused "mõõtmisvea piires". Paraku pole füüsikute jaoks see teadmine niivõrd vastus, kuivõrd terve rida veelgi keerukamaid küsimusi.
Elektronide sfäärilisus: tuline arutelu
Universumi tavapärase füüsikalise mudeli kohaselt oleks see pärast Suurt Pauku pidanud sisaldama võrdsetes kogustes ainet ja antimaterjali. Nende kahe aine koostoime viib vältimatult vastastikuse hävitamiseni nn footoni plahvatuse tõttu. Selle loogika kohaselt ei saa universumit praeguses olekus lihtsalt eksisteerida - ja ometi näeme tõendeid vastupidise kohta.
Selle tulemusel otsivad teadlased asümmeetria märke aine ja antimaterjali suhte kohta, mis selgitaksid, miks esimest ainet on mitu korda rohkem kui teist. Kui elektronid oleksid tuhmid, vaid umbkaudselt sfäärilised, võiks see anda füüsikutele vajaliku aimduse. Kuid kahjuks on nende kuju ilmselt täiuslik. JILA teadlased on aga demonstreerinud uut meetodit elektronide kuju uurimiseks, mis aitab tuvastada soovitud moonutusi.
Nagu ka kõik leidlikud, on uue lähenemisviisi olemus üsna lihtne. Kui elektronil oleks elektriline dipoolmoment (EDM), näitab see selle mittesfäärilist kuju. Varem, uurides EDM-i, uurisid teadlased spetsiifiliste aatomite ja molekulide "talades" olevaid elektrone. Kahjuks piirab tala liikumine elektronide mõõtmise aega ja võib-olla selle teguri tõttu pole vaatlused seni EDM-i märke näidanud.
JILA uurimisrühm suhtus teisiti. Neutraalsete osakeste voolus elektronide uurimise asemel isoleerisid nad pöörleva elektrivälja abil anorgaanilise ühendi, mida tuntakse hafniumfluoriidina, molekulaarseid ioone. Selle asemel, et lihtsalt kosmosesse lennata, hakkasid ioonid kirjeldama väikeseid ringe, nagu kiirguse puhul. See võimaldas teadlastel jälgida elektronide liikumist 0,7 sekundit - 1000 korda kauem kui kõigis varasemates katsetes!
Reklaamvideo:
Saladuslikud nähtused
Elektronide ümarkuju kinnitamine või ümberlükkamine võib tunduda tähtsusetu, kuid väga olulist rolli mängib just elektronide omaduste uurimise fakt. Praegu on levinud arvamus, et sõltumata aja liikumisest, jäävad füüsilised seadused puutumatuks. Kuid kui teadlased leiavad EDM-i, mis ei ole null, muudab see mõistmist füüsika põhitasemetest ja aitab potentsiaalselt lahendada suurt mõistatust mateeria ja antimaterjali tasakaalu osas, millele me võlgneme oma olemasolu.
Nüüd, pärast oma meetodi toimivuse edukat tõestamist, hakkavad teadlased seda täiustama. Juhtivteadur Eric Cornell on juba ajakirjale Science öelnud, et teadlaste arvates suudavad nad mõne aasta jooksul suurusjärgu võrra suurendada tundlikkust ja seega ka mõõtmiste täpsust.
Teised rühmad töötavad ka sarnaste projektide kallal, et mõõta elektronide sfäärilisust. Näiteks Harvardi ja Yale'i meeskond on kindel, et järgmisel aastal suudavad nad oma arvutuste viga 20 korda vähendada. Imperiali kolledži füüsikud usuvad, et kui olemasolevad meetodid on korralikult töötatud, võimaldavad need teha 1000 korda täpsemaid arvutusi, mis kõrvaldab hulga vastuolulisi teooriaid, mille keskmes on elektronide potentsiaalne EDM. Ja kui nende ideaalne kuju on lõpuks tõestatud, peavad füüsikud otsima vastust universumi ühele hämmastavamale müsteeriumile kusagilt mujalt.
Vassili Makarov
