走进科学
一项新的测量证实，电子非常圆
7月7日，《科学》杂志上的物理学家报道称，一项新的测量记录了这个亚原子粒子球形的形状到一个前所未有的精确度。
这种近乎完美的圆形加深了宇宙中为什么有比反物质更多的物质的谜团。电子形状的任何不对称性，即粒子电荷的分布，都会指向自然法则中的相关不对称性，这可以解释宇宙的这一特征。
这个被物理学家称为电子电偶极矩的属性的测量比先前最佳电子形状的测量精度提高了两倍。
科罗拉多大学波德分校的物理学家Tanya Roussy表示：“我不认为吉尼斯会统计这个，但如果他们这样做了，我们将创造一个新的世界纪录。” 新的测量结果非常精确，如果一个电子的大小相当于地球，那么其形状的任何不对称性都必须小于一个原子的尺度。
为了测量粒子形状，Roussy和同事们观察了电子是否在电场中旋转。如果电子不是圆形而是略带卵形，电场会对它们施加扭矩，就像重力会使端立的鸡蛋倒下。
为了观察到扭矩，研究团队寻找电荷分子的能量水平变化。如果电子存在扭矩，那么不同方向的“卵形”会使分子具有不同的能量水平。研究人员发现分子的能量水平没有差别，证实了电子的圆形。
在最基本的层面上，电子是点状粒子，没有确定的大小和形状。但在量子场论中，电子可以被认为被暂时存在和消失的“虚拟”粒子包围，这使得每个电子具有一个球形的电荷晕。如果发现该电荷晕略带卵形，这可能会指向宇宙如何倾向于物质。
大爆炸应该在相等的部分中创造物质和反物质，它们是彼此的镜像，具有相反的电荷。但我们宇宙中的物质很普遍，而反物质很少。理论物理学家认为，某些亚原子粒子的存在可能会使物质占优势。如果这些粒子存在，它们也会瞬时出现和消失在电子周围，从而使其成为椭圆形。
这些粒子如此庞大，因此需要消耗大量能量才能产生，它们甚至在世界上最大的粒子加速器——日内瓦附近的大型强子对撞机中也无法被发现。这使得电子圆形度的敏感研究成为粒子物理学家的重要测试。芝加哥大学的物理学家David DeMille是先前电子圆形度最佳测量背后的科学家之一，他表示，这样的实验即将进一步改进，测试质量更大的粒子。
目前，新的结果没有发现任何隐藏的粒子，这使得物质如何取得上风的谜团仍未解决。
本文译自 sciencenews，由 BALI 编辑发布。