Fizicienii implicaţi în experimentul ACME (Advanced Cold Molecule Electron Electric Dipole Moment) au examinat, cu o precizie fără precedent, momentul electric dipolar al electronului.

Această proprietate caracterizează „forma” electronului, iar cercetătorii au confirmat faptul că electronul este perfect “sferic”.

Rezultatul acestei cercetări, care a fost anunţat în revista Nature, confirmă predicţia Modelului Standard al fizicii particulelor și sugerează necesitatea revizuirii unor teorii alternative, precum ar fi supersimetria.

Modelul Standard descrie majoritatea forțelor și particulelor fundamentale din Univers.

Electronul este perfect sferic

O reprezentare artistică a unui electron care orbitează nucleul unui atom. Credit: Nicolle R. Fuller, National Science Foundation.

Modelul Standard explică, din punct de vedere matematic, structura şi coeziunea materiei și niciun experiment nu a contrazis predicţiile acestuia.

Din acest motiv, Modelul Standard este considerat cea mai corectă teorie științifică concepută de oamenii de ştiinţă până în prezent.

Cu toate acestea, succesul Modelului Standard i-a nedumerit chiar și pe fizicieni timp de zeci de ani.

„Modelul Standard în forma sa actuală nu poate fi corect, deoarece nu prezice de ce există Universul. Aceasta este o lacună importantă”, a declarat profesorul Gerald Gabrielse, membru al ACME Collaboration, din cadrul Northwestern University.

Încercând să rezolve această problemă a Modelului Standard, fizicienii au conceput mai multe teorii alternative care prezic că “forma” electronului, care este descrisă de momentul electric dipolar, nu este perfect sferică.

O astfel de teorie alternativă, denumită supersimetria, susține că sub influenţa unor particule subatomice grele, necunoscute, “forma” electronul se modifică şi nu este perfect sferică.

Supersimetria prezice existenţa unor particule subatomice grele, care nu au fost descoperite şi pe baza cărora s-ar putea explica unele dintre misterele Universului, cum ar fi de ce Universul este format din materie şi nu din antimaterie.

„Aproape toate modelele alternative indică faptul că distribuţia spaţială a sarcinii electronului ar putea să nu fie perfect sferică, dar probabil că până în prezent nu am reuşit să măsurăm această proprietate cu o precizie suficient de mare”, a declarat profesorul Gabrielse.

Recent, cercetătorii implicaţi în experimentul ACME au utilizat un fascicul de molecule de oxid de toriu răcit pe care l-au introdus într-o cameră experiementală de mărimea unui birou mai mare. Ulterior, cercetătorii au studiat radiaţia emisă de aceste molecule în urma interacţiunii cu fascicule laser.

Măsurătorile nu au confirmat polarizarea radiaţiei emise de moleculele de oxid de toriu, care ar fi trebuit să depindă de existenţa unui dipol electric al electronului.

În consecinţă, oamenii de știință au ajuns la concluzia că forma electronului este, de fapt, perfect sferică, confirmând predicția Modelului Standard.

Lipsa unor dovezi privind existenţa unui moment electric dipolar al electronului nu înseamnă că particulele grele, ipotetice, prezise de supersimetrie nu ar putea exista.

Dacă aceste particule grele există, proprietățile lor diferă de cele prezise de supersimetrie.

„Dacă am fi constatat că “forma” electronului nu este sferică, atunci aceasta ar fi fost cea mai importantă descoperire din fizică din ultimele decenii.

Rezultatul cercetării noastre este important din punct de vedere ştiinţific, deoarece confirmă Modelul Standard al fizicii particulelor şi exclude modelele alternative”, a menționat profesorul Gabrielse.

„Măsurătorile noastre sugerează, de asemenea, că trebuie să reanalizăm unele dintre teoriile alternative”, a adăugat profesorul David DeMille, un membru al ACME Collaboration, din cadrul Yale University.

Sursă: Sci-News