你知道电子的形状吗

或许大家听说过，不能把电子理解成非常、非常、非常小的小球，否则的话，电子自旋这一禀性会与相对论冲突。

所以电子的形状指的是所谓的虚粒子云，非实体的一团。科学家们预测，由于来自其正负两极的拉力，这团云会略呈非球形。

但与预测相反，10年前有实验显示，电子是完美的球。

2011年，伦敦帝国学院的物理学家乔尼·哈德森和同事们以前所未有的细节分析了电子的形状，并发现它是一个可以测量的完美球体，误差不到百万亿分之一厘米。

哈德森告诉媒体："如果我们把电子扩大到太阳系的大小，那么它的和完美球形的差距不超过一根头发丝。”

但是，对于如此完美的球，物理学家却没有丝毫感动。实际上还有点失望。

首先，现代物理最重要的里程碑成就——粒子物理学的标准模型预测，电子应是完美的球。但理论物理学家认为，标准模型虽然恢弘深刻，但应该是不够完备的。所以，他们期待找到直接违背标准模型的现象，以此为突破点，进一步撬开大自然深层次的秘密。甚至找到反物质之谜的答案。

围绕着电子的看似空旷的空间充斥着成对的粒子和反粒子，它们时隐时现——所谓的'虚粒子'——因此现代物理学认为电子与周围虚粒子之海密不可分。

一个电子可以被认为有点像一个小电池，有正负两极，这种来自两极的拉力原则上会扭曲云的形状。

尽管这种扭曲将是非常微小的，但其后果将是宇宙级的。例如，这种畸变可以解释 "为什么宇宙似乎几乎完全由物质构成，而非反物质。目前的物理学理论预测，物质和反物质的数量应该大致相等。"

如果电子的形状不够完美的，它的行为就可能与正电子不同，这将为反物质之谜提供一个可能的解释。任何差异都可以解释为什么物质似乎比反物质更普遍。

除此以外，当代物理学家寄予厚望的超对称理论，也倾向于认为，电子不是完美的球。所以，如果电子若真不完美，我们就可以把它当做是超对称理论成立的证据(反过来，不能借此说超对称就是错的，毕竟理论解很多)，而超对称又和弦论有千丝万缕的联系，弦论又被视为终极理论的候选。只要电子不完美，即便不能立刻宣称弦论是正确的，起码也能给研究人员带来信心。

所以，2014年，实验物理学家再次检验电子的形状，期望得到不同的结果……可惜，他们最终仅是再次确认了之前结果的可靠性。

如何测量电子的形状

实验涉及在电气化板之间打出一氟化镱分子脉冲。然后，科学家们使用激光来测量分子在这些电场中如何扭曲，以推断其电子的形状。他们监测了2500万道这样的脉冲。

困难在于测量如此微小的效果。"如果你努力思考，你的神经元会产生一个令人难以置信的微小磁场。这个磁场都足以扭曲电子的运动，以至于破坏实验。"

因此，他们不得不对仪器进行广泛的磁场屏蔽，包括使用金属屏蔽和不产生磁场的定制实验室设备。

当然，这样的实验是有价值的。

粒子物理学的标准模型没有被推翻。如果超对称理论是对的，则它的多种理论形态因为这一实验结果被剔除掉了。

2011年和2014年的《自然》详细介绍了他们的发现。