Вчені Університету Колорадо встановили найжорсткіші обмеження на потенційну величину поділу електричних зарядів всередині електрона, або його електричний дипольний момент (ЕДМ).
Хоча це не означає, що ми знаємо, якою є ця величина і чи існує вона взагалі, це може допомогти відсіяти ідеї, які пояснюють, чому Всесвіт – не просто порожній простір.
Ця загадка стосується балансу матерії та антиматерії у Всесвіті – частинок з дуже схожими властивостями, але які є дзеркальним відображенням один одного в певних аспектах, включаючи їхній зарядовий стан. Проблема полягає в наступному: Стандартна модель фізики елементарних частинок пророкує рівну кількість матерії та антиматерії навколо нас, що, здається, не відповідає дійсності.
Мало того, частинки матерії та антиматерії анігілюють одна одну, тому дивно, що ми взагалі пережили Великий вибух. Звідси випливає, що Стандартна модель є частково неповною і що існують інші частинки та взаємодії між частинками, які ми ще не відкрили.
Це повертає нас до постійної ЕРС електрона. Це вимірювання може допомогти у відкритті зниклої матерії, оскільки вказує на порушення симетрії – можливо, матерія і антиматерія не є достатньо протилежними, щоб повністю нівелювати одна одну.
“Дисбаланс матерії та антиматерії у нашому Всесвіті створює переконливу мотивацію для пошуку невідкритих частинок, які порушують симетрію зарядового паритету”, – пишуть дослідники у своїй опублікованій статті.
“Ми представляємо найточніше вимірювання EDM за допомогою електронів, що знаходяться всередині молекулярних іонів, піддаються впливу величезного внутрішньомолекулярного електричного поля і когерентно еволюціонують протягом 3 секунд”.
Ця неймовірно складна експериментальна установка включала магнітні поля, лазери, мікрохвилі та радіочастотні поля для ретельного контролю та вимірювання електронів. Зрештою, верхня межа EDM була встановлена приблизно в 2,4 рази вищою, ніж раніше, і приблизно в 1 мільярд разів більшою, ніж передбачала Стандартна модель.
По суті, EDM показує розділення заряду – що заряд електрона не є єдиною, ідеально відцентрованою точкою, а злегка розтягнутий. У цьому додатковому просторі ми можемо знайти відповіді на питання, чому в результаті ми маємо більше матерії, ніж антиматерії, і чому ці протилежні частинки не знищують одна одну.
Технічною мовою це називається порушенням часової симетрії (ПЧС). Зазвичай у фізиці перемотування процесу назад виглядає просто як розворот активності, що йде вперед у часі. Вони повинні виглядати однаково в усіх відношеннях, що робить час симетричним.
Порушення відбувається тоді, коли якийсь аспект тепер виглядає інакше у зворотному напрямку. Хоча відомі приклади порушень часової симетрії, жоден з них не є достатньо значним, щоб пояснити переважання одного виду матерії над іншим.
ЕДМ електрона може бути ознакою порушення часової симетрії і, якщо воно достатньо велике, може пояснити невідповідність матерії та її “перевернутого” двійника.
Таємниця ще не розгадана, але ми наближаємося до пояснення, вистежуючи найменші асиметрії, які могли б бути ключовими – і точне знання перманентного ЕДМ електрона матиме вирішальне значення в цьому процесі.
