전자가 얼마나 둥글게하는지 측정 할 때 물리학 자들은 불확실성을 싫어합니다. 주요 과학 퍼즐에 대한 잠재적 인 답변을 포함하여 가능한 가장 정확한 측정에 크게 달려 있습니다. 왜 우주가 어떤 문제를 포함하는지
지난 30 년 동안 일련의 민감한 실험에서, 연구원들은 전자의 모양이 왜곡이 전혀 없다면, 벌지가 1 천억 억 달러 (10mm)의 1 천조차 미만이어야한다는 것을 확립했습니다. 이제 콜로라도 주 볼더에있는 Jila Research Institute의 그룹은 더 큰 하전 입자 내부의 전자를 조사하는 "근본적으로 다른"접근법으로 묘사 한 것을 보여주었습니다. 런던 임페리얼 칼리지의 에드 힌드 (Ed Hinds)
전자의 계란 모양은 실제 경우 전기 쌍극자 모멘트 (EDM)로 알려진 것에 의해 정량화됩니다. 과학자들은 일반적으로 전자를 과도하게 생각하지만, 무한히 작고 작고 균일 한 음전하의 구 영역이 아닌 경우, 0이 아닌 EDM은 전하가 고르지 않게 분포되어 있음을 의미합니다. 하나의 영역은 입자의 평균 전하보다 분수 적으로 더 많은 음수를 더 형성합니다.
.이 작은 공간 비대칭 성은 모든 물리적 과정이 시간이 앞뒤로 실행 되더라도 동일하게 보이는 아이디어와 모순되기 때문에 광범위한 영향을 미칩니다. 시간 반전이 전자의 다른 속성의 방향을 뒤집는 반면, 자기 스핀은 모든 EDM이 영향을받지 않게하여 둘 사이의 관계를 변경합니다. 시간 반전 대칭의 이러한 분해는 입자 물리학 자의 가장 간단한 입자와 힘 모델에서 "구멍을 날려"할 것이라고 Hinds는 말한다. 대신, 그는 자연이 현재까지 보았던 것보다 더 많은 기본 입자를 포함하는 모델이 필요하다고 덧붙였다. 그것은 또한 물질과 반물질 사이의 기본 비대칭 성을 암시 할 것이며, 이는 오늘날 우주가 왜 반물질보다 훨씬 더 많은 것을 포함하는지 설명하는 데 어떤 길을 가고 있지만, 빅뱅에서 각각의 동일한 양이 이루어 졌음에도 불구하고.
.State College의 Pennsylvania State University (Penn State)의 원자 물리학자인 David Weiss에 따르면, 우주 문제는 전자의 EDM이 존재할 가능성이 높다는 것을 암시합니다. EDM의 크기는 알려지지 않았지만 가장 인기있는 이론은 검출하기에 충분히 큽니다.
EDM은 전자 또는보다 정확하게 스핀 축을 전기장에 배치 할 때 회전하게되므로 단순히 양의 전극과 음성 전극 사이의 전자를 단순히 고착하는 것은 원칙적으로 그것을 드러내야합니다. 그러나 결과 회전력은 극히 약해질 것입니다. 너무 약해서 전자가 양의 전극으로 추락하기 전에 전자가 거의 회전하기 시작할 정도로 약합니다. 과학자들은 일반적으로 특정 중성 원자와 분자 내에서 전자를 연구 함으로써이 문제를 해결하는데, 여기서 내부 필드는 외부 필드보다 훨씬 강한 내부 필드를 유도 할 수 있습니다. 연구원들은 이들 원자 또는 분자의 빔을 조사하여 특정 전자가 흔들리거나, 침전물 (EDM)의 증거가 있다는 징후를 조사합니다. 그러나 빔의 움직임은 측정 시간을 제한합니다.
최신 작품에서 물리 검토 편지 에보고되었습니다 이번 달, Jila의 Eric Cornell과 동료들은 대담한 대안을 선택합니다. 중성 입자의 빔을 프로브하는 대신, 회전 전기장에서 불화물의 분자 이온을 제한하여 이온이 날아 가지 않고 작은 원을 추적하게한다. 이 원형 운동과 관련된 몇 가지 기술적 장애물을 극복 한 후, 그들은 0.7 초 동안 전자의 스핀 세차를 추적했습니다. 빔에서는 이전에 가능한 것보다 약 1000 배 더 길어 더 큰 감도로가는 길을 열어야합니다.
.Cornell의 그룹은 그룹화 된 이온이 서로의 스핀을 방해하고 함정에 함유 된 수를 제한하기 때문에 Electron의 구형의 기존 측정에서 아직 개선되지 않았습니다. 팀의 1.3 × 10 센티미터 상한은 2014 년 하버드와 예일 대학의 ACME 협력에서 분자 빔으로 설정된 현재 최고 한계보다 약 1.5 배 높습니다.
그러나 지난 달, Jila Group은 더 많은 이온을 동시에 포획하기 위해 더 높은 전기장을 사용한 새로운 버전의 실험을 시작했습니다. 코넬은 다른 "니켈과 멍청한"개선과 결합하여 향후 몇 년 동안 민감도를 약 10 배 줄일 수 있다고 말했다. 결국, 그는 그룹이 불화물을 사용하기 시작할 계획이라고 덧붙였다. 이는 불화물보다 측정하기가 어렵지만 안정성이 더 긴 세차 시간을 제공한다.
.다른 그룹은 민감도를 높일 수있는 새로운 측정 전략을 배치하고 있습니다. Penn State의 Weiss와 동료들은 전기장이 아닌 레이저로 트랩을 만들어 ACME 결과에 비해 30 배 개선을 목표로합니다. 그들은 몇 초 동안 차가운 중성 세슘 원자를 제한하고 측정하기를 희망합니다. 한편 Imperial College의 물리학 자들은 레이저 냉각 된 Ytterbium 불소 분자의 분수를 연구하기를 희망하며, 이는 향후 5 년간 1000 배의 이득을 생성 할 수 있습니다. 그 민감도 수준에서 비대칭이 나타나지 않으면 그룹 리더 힌즈는 전자 EDM을 예측하는 "모든 이론을 배제 할 수 있어야한다"고 말했다. 그러나 그는 "이론가들이 새로운 아이디어를 내놓지 못하게 막지 않을 것"이라고 덧붙였다.
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