과학자들이 전례없는 수준의 정밀도로 전자를 측정 할 수있는 새로운 실험은 모든 사람이 가장 좋아하는 기본 입자의 양자 규모 구조에 대한 새로운 통찰력을 제공했습니다.
이 연구는 10 월 17 일 Nature 에 발표 된이 연구 ACME (Advanced Cold Molecule Electron Electric Dipole Moment) 검색에서 팀이 수행 한 결과, 전자 필드가 양자 스케일에 비대칭 될 것으로 예측하는 최근 이론과는 달리 전자 전기장의 형태가 완벽하게 구형적이고 대칭이라는 결과를보고합니다.
.새로운 발견은 입자 물리학의 표준 모델 (SM)의 추가 확인이며, 이는 우주의 기본 입자가 모양과 전하가 완벽하게 대칭임을 예측합니다.
이 실험은 1.1 × 10 -29 에서 전자 쌍극자 모멘트에 상한을 두었다. e · CM, 이전 실험보다 거의 전체적으로 더 정확합니다. 다시 말해, 우리가 전자에서 취한 가장 정확한 측정에 따르면 여전히 완벽하게 구형으로 보입니다. 입자 물리학에서 놀라운 기술적 성과를 맺는 것 외에도, 결과는 우리의 지식을 최대한 활용할 수있는 전자가 SM의 예측을 따르는 것으로 확인하고, 10 e · cm 레벨.
표준 모델, 대칭 및 전자 쌍극자 모멘트
입자 물리학의 표준 모델 (SM)은 현대 과학의 최신 성과입니다. 아마도 역사상 가장 확인 된 단일 과학 이론 인 SM은 우리 우주의 기본 구성 요소의 분류와 행동을 이해하려는 현대 과학의 최선의 노력을 나타냅니다. 쿼크, 중성미자 및 악명 높은 Higgs Boson과 같은 입자.
이러한 찬사에도 불구하고 SM은 불완전한 모델로 알려져 있습니다. 주요 단점 중 하나는 중력의 기본력에 대한 설명을 제공하지 않고 중력이 양자 입자에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 설명을 제공하지 않는다는 것입니다. 중력을 합성하려는 이론과 다른 3 가지 기본력을 양자 중력 이론이라고합니다. SM이 침묵하는 또 다른 시급한 문제 .
근본적인 우주 학적 방정식에 따르면, 빅뱅에서 동일한 양의 물질과 반물질이 만들어 졌을 것입니다. 물질은 반물질이 접촉시 서로를 완전히 전멸 시켜서, 같은 양의 물질과 반물질은 모든 질량을 광자 형태로 에너지로 변환하는 것을 반응해야한다. 물론, 이것은 분명히 일어나지 않았다. 우리가 존재한다는 단순한 사실은 우주의 시작 부분에서 어떻게 든 이겼다는 증거입니다. 초기 우주에서 반물질을 지배하는 이유에 대한 문제는 물리학의 위대한 해결되지 않은 문제 중 하나입니다.
일부 이론가들은 반물질에 대한 물질의 풍부함을 설명하기 위해 가능한 비대칭 메커니즘을 제안했다. 현재 그러한 모든 메커니즘은 투기 적이지만 여전히 알려진 물리 법칙에 따라 작동합니다. 결과적으로, 이러한 제안 된 메커니즘 중 다수는 전자 전기장의 형태로 비대칭을 생성함으로써 전자 쌍극자 모멘트 (EDM)라고 알려진 비대칭 성을 나타냅니다. 따라서 EDM은 전자의 구형 필드가 약간 스쿼시로 나타납니다. 따라서 가상의 대칭 파괴 과정을 테스트하는 한 가지 방법은 전자 필드의 구형 모양의 수차를 찾는 것입니다.
EDM의 존재를 조사하기 위해 연구팀은 1950 년대로 거슬러 올라가는 실험에 사용 된 기술인 Thorium onoxide의 에너지 구조에 대한 전자의 영향을 관찰했다. 이 팀은 냉각 된 토륨 산화물 분자 (맥박 당 1,000,000, 초당 50 펄스)의 콩을 챔버의 크기로 발사했습니다. 정확한 레이저는 챔버로 발사되며,이 분자는 강한 자기장의 존재하에 두 개의 하전 된 유리 판 사이를 이동할 때 분자를 방향으로 지정했습니다. 전자에 의해 방출되는 빛을 감지하기 위해 다른 센서가 챔버에 설치되었다. 특정 조명 방출은 팀에게 전자 구체가 약간 스쿼시 된 경우 전자 방향이 변화하는지 여부를 알려줍니다.
팀은 그들의 관찰에 따르면 전자 EDM이 0 임을 발견했습니다. . 이 결과는 그들이 을 수행했음을 의미합니다 비대칭 메커니즘을 제시하는 이론이 사실이라면 예상되는 것처럼 전자 전기장의 스쿼시를 관찰하십시오. 따라서, 우리가 알고있는 한, 전자는 여전히 완벽하게 구형이며 SM은 여전히 전자에 대한 설명에서 정확합니다. 더 정확하게 말하면, 팀은 전자 EDM의 상한이 1.1 × 10 -29 임을 성공적으로 시연했습니다. e · cm, 이전에 결정된 8.7 × 10 -29 보다 8 배 더 정확합니다. e · cm. 이 상한은 이전 실험의 정보와 실험 설정에서 알려진 불확실성을 기반으로 계산되었습니다.
이 결과는 다소 양날의 검입니다. 한편으로, 실험은 SM의 추가 확인을 제공하고 실험 물리학에서 기념비적 인 기술적 성취를 나타냅니다. 이 팀은 10-100 TEV 척도에서 개별 전자를 관찰하는 데 성공했으며, 이는 CERN Particle Accelerator에서 실험하는 것과 비교할 수있는 입자 물리학에 대한 정밀도 수준이 들지 않습니다. 다른 한편으로, SM이 불완전하다는 것은 여전히 알려져 있으며,이 특정 실험은 SM을 완성하기위한 몇 가지 그럴듯한 모델을 배제하는 것으로 보인다. 따라서 실험은 이미 이미 부적절하다고 알려진 모델을 확인하는 것으로 보인다. SM을 넘어선 모델을 옹호하는 이론가들은 데이터에 비추어 이론을 수정하거나 데이터를 설명 할 수있는 대체 설명을 제안해야합니다. 결과가 무엇이든간에, 연구는 확실히 몇 가지 답을 제공하고 연구를위한 추가 지시를 제안합니다.
.특정 연구는 거의 70 년 전에 시작된 EDM을 검색하는 전통의 최신임을 나타냅니다. 이 문제에 대한 추가 연구가 필요하고 ACME 팀은 낙관적입니다. 그들은 몇 년 안에 정밀도를 높이고 다시 한 번 EDM의 상한 측정을 개선 할 수 있어야한다고 생각합니다. SM을 계속 테스트하는 유일한 방법은 우주의 구조로 점점 더 탐구하는 절차를 만드는 것입니다.
