Сотрудники исследовательского института JILA в Боулдере (штат Колорадо, США), под руководством Эрика Корнелла (Eric Cornell) предложили совершенно новый способ измерения степени «округлости» электронов, что может иметь важнейшие последствия для физики в целом. Статью об этом, опубликованную в журнале Physical Review Letters, пересказывает сайт журнала Science.

Если электрон имеет не идеально сферическую форму, а яйцевидную, значит, заряд в нем распределяется неравномерно, и одна половина частицы более отрицательно заряжена, чем другая. То есть, между ними существует электрический дипольный момент (ЭДМ). Наличие у электрона ЭДМ, если его удастся доказать, произведет настоящий переворот в физике в целом. В частности, будет поставлено под сомнение представление, что физические процессы идут одинаково, независимо от того, идет ли время вперед или вспять (поскольку обратное движение времени изменит спин асимметричного электрона).

Далее, судя по всему, это будет означать наличие в природе бóльшего числа элементарных частиц, чем ученые считали до сих пор. Наконец, наличие у электрона ЭДМ объяснит причину фундаментальной асимметрии между материей и антиматерией, из-за которой первой во Вселенной сегодня гораздо больше, чем второй.

Проводившиеся в последние 30 лет измерения позволяли предположить, что если электрон и асимметричен, то толщина «бугорка» на одном из его полюсов едва ли превышает 10^-27 мм. Однако точность этих оценок была недостаточной. Чтобы сделать их, теоретически можно заставить электроны крутиться вокруг оси его спина во вращающемся электромагнитном поле. Однако возникающая при этом сила крайне мала, и электрон не начнет крутиться до тех пор, пока не упадет на положительно заряженный электрод. Поэтому ученые изучали пучки атомов и молекул, индуцируя в них внутренние электромагнитные взаимодействия, и пытаясь зарегистрировать признаки вращения электронов вокруг своих осей. Время измерений при этом ограничивалось временем пролета пучка.

Корнелл и его коллеги пошли другим путем: они поместили во вращающееся электрическое поле молекулярные ионы фторида гафния, заставив их описывать круги. При этом они смогли регистрировать вращение электронов на протяжении 0,7 с — это в 10 раз лучше, чем в предыдущих экспериментов.

Пока что авторам статьи удалось измерить асимметричность электрона с точностью всего до 1,3×10^-28 см, что всего в полтора раза точнее, чем в опытах с пучками. Теперь ученые из JILA намерены усилить в экспериментах электрическое поле и взять вместо фторида гафния более стабильный (но и более сложный для измерений) фторид тория. Все это, как рассчитывают авторы, позволит повысить точность еще на порядок и дать, наконец, более точный ответ на вопрос, сферичен ли электрон или все же скорее яйцевиден.

Напомним, в прошлом году группа физиков из Китая, Японии и России описала способ изучения структуры молекулы с помощью интерференционной картины электронного рассеяния.