Rovnováha mezi hmotou a antihmotou v našem vesmíru je velkolepá záhada, kterou se fyzici po mnoho desetiletí snaží řešit. Nyní pečlivým studováním malých elektronů vědci našli způsob, jak tečkovat i.
V roce 1897 objevil fyzik J. Thomson částici známou jako elektron. Od té doby se vědci snaží najít odpověď na velmi zajímavou otázku: Je tvar elektronu opravdu dokonalý míč? Na základě toho, co víme o těchto částicích dnes, je tomu skutečně tak. V rozhovoru s futurismem to uvedl velmi jemně Mordecai-Mark McLow, astrofyzik v Americkém přírodovědném muzeu. Podle něj jsou elektrony kulaté „v rámci chyby měření“. Bohužel, pro fyziky, tato znalost není tolik odpovědí jako celá řada složitějších otázek.
Sféricita elektronů: vzrušená debata
Podle standardního fyzického modelu vesmíru měl po Velkém třesku obsahovat stejná množství hmoty a antihmoty. Interakce těchto dvou látek nevyhnutelně vede k vzájemnému ničení kvůli tzv. Fotonové explozi. Podle této logiky vesmír ve svém současném stavu prostě nemůže existovat - a přesto vidíme důkaz o opaku.
V důsledku toho vědci hledají jakékoli známky asymetrie v poměru hmoty a antihmoty, které by mohly vysvětlit, proč je první látka mnohokrát více než druhá. Pokud by byly elektrony hrudkovité, pouze zhruba sférické, mohlo by to fyzikům poskytnout vodítko, které potřebují. Ale bohužel, zjevně je jejich tvar dokonalý. Vědci z JILA však prokázali novou metodu studia tvaru elektronů, která může pomoci odhalit požadované zkreslení.
Podstata nového přístupu, stejně jako všechno geniální, je poměrně jednoduchá. Pokud by měl elektron elektrický dipólový moment (EDM), znamenalo by to jeho nesférický tvar. Dříve vědci při hledání EDM studovali elektrony v „paprscích“specifických atomů a molekul. Pohyb paprsku bohužel omezuje dobu, po kterou mohou být elektrony měřeny, a právě díky tomuto faktoru pozorování dosud neprokázala žádné známky EDM.
Výzkumný tým JILA zaujal odlišný přístup. Místo studia elektronů v proudu neutrálních částic izolovali molekulární ionty anorganické sloučeniny známé jako fluorid hafnia pomocí rotujícího elektrického pole. Místo pouhého odletu do vesmíru, jako v případě paprsku, ionty začaly popisovat malé kruhy. To vědcům umožnilo sledovat pohyb elektronů po dobu 0,7 sekundy - 1000krát déle než ve všech předchozích experimentech!
Propagační video:
Tajemné jevy
Potvrzení nebo vyvrácení kruhového tvaru elektronů se může zdát nevýznamné, ale samotná skutečnost, že studujeme charakteristiky elektronů, hraje velmi důležitou roli. V současné době převládá přesvědčení, že bez ohledu na pohyb času zůstávají fyzické zákony nedotknutelné. Pokud však vědci najdou nenulovou EDM, změní to chápání základních úrovní fyziky a případně pomůže vyřešit velké tajemství o rovnováze hmoty a antihmoty, které vděčíme za naši existenci.
Nyní, po úspěšném prokázání funkčnosti jejich metody, vědci začnou zlepšovat. Vedoucí výzkumník Eric Cornell již vědě řekl, že vědci věří, že budou schopni zvýšit citlivost, a tím i přesnost svých měření, o řádovou hodnotu za pár let.
Jiné skupiny také pracují na podobných projektech pro měření sféricity elektronů. Například tým z Harvardu a Yale je přesvědčen, že příští rok budou moci snížit chyby svých výpočtů o 20krát. Fyzici na Imperial College věří, že stávající metody, pokud budou řádně pracovány, umožní 1000krát přesnější výpočty, které eliminují řadu kontroverzních teorií soustředěných kolem potenciálního EDM elektronů. A pokud bude jejich ideální tvar nakonec prokázán, budou muset fyzici hledat odpověď na jednu z nejúžasnějších záhad vesmíru někde jinde.
Vasily Makarov