data-mobile="true" data-tablet-width="1024" data-tablet-small-width="820" data-mobile-width="580">

Физики подтвердили круглость электрона новым методом

atom 53866c031

Дипольный момент электрона впервые удалось измерить с помощью захвата молекулярного иона в ионной ловушке. Новые измерения подтвердили, что дипольный момент очень очень близок к нулю, при этом точность измерений не уступает другим методам и в дальнейшем может быть еще увеличена. Результаты исследования опубликованы в Physical Review Letters.

Измерение дипольного момента электрона является ключевой задачей для подтверждения физических теорий, разработанных для расширения Стандартной модели. К возникновению электрического дипольного момента приводит отклонение заряда от центра, то есть фактически отклонение формы электрона от шарообразной. Согласно Стандартной модели, длина диполя электрона не превышает 10-38 сантиметра. Но для объяснения некоторых явлений, которые не могут быть описаны в рамках Стандартной модели, у нее существуют некоторые дополнения (в частности, теория суперсимметрии), которые предполагают, что дипольный момент у электрона, хоть и очень маленький, но все же есть. Если эти гипотезы верны, то длина электрического диполя электрона составляет от 10-30 до 10-27 сантиметра.

Ловушка молекулярных ионов для измерения дипольного момента электрона

Точнее всего определить дипольный момент электрона сейчас можно с помощью исследования вращающихся пучков нейтральных атомов и молекул. К настоящему моменту при измерении дипольного момента электрона физикам удалось достичь точности около 10−29. При этом ни в одном из экспериментов пока не удалось измерить отличие дипольного момента от нуля и получить статистически достоверные данные, подтверждающие теорию суперсимметрии.

Американские физики предложили новый метод для измерения свойств электрона с помощью фиксации полярного иона в ионной ловушке. В качестве объекта исследования они использовали молекулярный ион HfF+ в ионной ловушке. Величину и скорость вращения электрического и магнитного полей в такой ловушке ученые подбирали таким образом, чтобы ионы удерживались в ловушке и при этом выстраивались вдоль линий поля. В такой системе, измеряя с помощью электронного спинового резонанса разницу между магнитными уровнями вращающегося иона, можно определить электрический дипольный момент электрона.

Основным достоинством такой системы является возможность достаточно долго удерживать ион в ловушке, собирая статистику. В данном случае ион фторида гафния физики смогли фиксировать в ловушке в течение 700 миллисекунд. В результате удалось получить около 360 часов данных, в которые содержали более тысячи измерений дипольного момента.

Схема и принцип работы установки для измерения дипольного момента электрона с помощью захвата молекулярного иона

Измеренный таким образом электрический дипольный момент оказался равен примерно 10−29 заряда электрона на сантиметр. Систематическая погрешность превышает это значение в 2 раза, а статистическая погрешность — в восемь. С учетом погрешности верхняя граница измеренного значения составила около 10-28. Полученное значение подтвердило таким образом точность измерений другими методами. По словам физиков, с помощью предложенной методики уже в ближайшее время можно будет увеличить точность измерений и получить окончательный ответ о верности гипотезы суперсимметрии.

Благодаря бурному развитию инструментальных методов, такие параметры элементарных частиц, как форма и размер, постоянно удается уточнять. Например, у радиуса протона была обнаружена некоторая неопределенность, и при измерениях в разных частицах ученые регистрировали разные значения. А совсем недавно ученые объяснили этот эффект квантовой интерференцией.

Александр Дубов, nplus1.ru

Автор : btamedia

Читайте также

Mars Odyssey составил температурную карту Фобоса

16-10-2017 Hits:1 Научные новости

Mars Odyssey составил температурную карту Фобоса

29 сентября аппарат Mars Odyssey выполнил серию наблюдений Фобоса с использованием камеры THEMIS (Thermal Emission Imaging System), способной получать инфракрасные изображения. На основе этих данных была составлена температурная карта поверхности...

Ученые экспериментально подтвердили, что на Нептуне и Уране небо в алмазах

16-10-2017 Hits:4 Научные новости

Ученые экспериментально подтвердили, что на Нептуне и Уране небо в алмазах

В эксперименте, который имитировал внутренние условия ледяных планет-гигантов Солнечной системы, ученые впервые наблюдали «алмазный дождь». Исследование опубликовано в Nature Astronomy.

Разработана программируемая синтетическая кожа для роботов

16-10-2017 Hits:2 Научные новости

Разработана программируемая синтетическая кожа для роботов

Осьминоги вдохновили ученых на создание синтетической кожи для роботов, которая может самостоятельно менять свою форму.

Ионный двигатель NASA показал новый рекорд производительности

16-10-2017 Hits:2 Научные новости

Ионный двигатель NASA показал новый рекорд производительности

Разрабатываемый Мичиганским университетом и ВВС США новый ионный двигатель X3 для аэрокосмического агентства NASA установил новый рекорд эффективности. На фоне этих новостей у некоторых экспертов загорелись глаза, и все они...

Астрономы объяснили появление веретенообразных галактик

16-10-2017 Hits:1 Научные новости

Астрономы объяснили появление веретенообразных галактик

Немецким ученым удалось найти ранее неизвестные галактики в форме веретена и объяснить, как они образуются.

Впервые подробно исследован метеорит, рожденный в марсианском вулкане

16-10-2017 Hits:1 Научные новости

Впервые подробно исследован метеорит, рожденный в марсианском вулкане

Сегодня всем хорошо известно, что Марс — холодная, сухая и геологически мертвая планета. Но миллиарды лет назад, когда она была молодой, ее атмосфера была плотнее, а на поверхности была жидкая...

Археологи нашли золотую верхушку одной из последних пирамид Египта

13-10-2017 Hits:10 Научные новости

Археологи нашли золотую верхушку одной из последних пирамид Египта

Швейцарские и французские археологи нашли в "долине пирамид" в Саккаре золотую верхушку пирамиды, которая украшала гробницу матери Пепи II, одного из последних фараонов Древнего царства, сообщает Министерство по делам древностей...

Астрономы впервые рассмотрели противоположную сторону Галактики

13-10-2017 Hits:9 Научные новости

Астрономы впервые рассмотрели противоположную сторону Галактики

Астрономам впервые удалось найти радиосигнал, пришедший с дальней стороны Млечного Пути, которая экранирована от нас ярким и плотным центром Галактики и до сих пор никогда не открывалась ученым.

Космические миссии NASA оказались под угрозой из-за плутония-238

13-10-2017 Hits:6 Научные новости

Космические миссии NASA оказались под угрозой из-за плутония-238

В последние годы космические агентства всего мира планируют масштабные исследовательские миссии. Все они требуют огромного количества энергии, переносимой на борту космического аппарата. И если вблизи Солнца еще можно обойтись питанием...

Гигантский радиотелескоп FAST сделал первое открытие

13-10-2017 Hits:8 Научные новости

Гигантский радиотелескоп FAST сделал первое открытие

Через год с момента начала работы китайский 500-метровый радиотелескоп FAST сделал первое открытие — обнаружил два новых пульсара.