Πως κατανέμεται το ηλεκτρικό φορτίο του ηλεκτρονίου;

Posted on 01/11/2013

0


Η πειραματική διάταξη μέτρησης της ηλεκτρικής ροπής του ηλεκτρονίου

Η πειραματική διάταξη μέτρησης της ηλεκτρικής ροπής του ηλεκτρονίου

Το Καθιερωμένο Πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων είναι γνωστό πως δεν είναι μια πλήρης θεωρία. Αποτυγχάνει π.χ. να εξηγήσει την σκοτεινή ύλη, ή το γιατί επιβίωσε η γνωστή μας ύλη σε σχέση με την αντιύλη στις πρώτες στιγμές της Μεγάλης Έκρηξης.

Οι προτεινόμενες επεκτάσεις του Καθιερωμένου Προτύπου, βλέπε Υπερσυμμετρικές θεωρίες, θα μπορούσαν να εξηγήσουν αυτά τα φαινόμενα υποθέτοντας όμως την ύπαρξη νέων – αγνώστων μέχρι στιγμής  – σωματιδίων, αλλά και νέων αλληλεπιδράσεων οι οποίες δεν είναι συμμετρικές κάτω από τους μετασχηματισμούς της αντιστροφής του χρόνου, παραβιάζουν δηλαδή την λεγόμενη συμμετρία Τ (ή σχεδόν ισοδύναμα τη συμμετρία CP).

Σύμφωνα με τις θεωρίες αυτές το ηλεκτρικό φορτίο του ηλεκτρονίου δεν είναι συμμετρικά κατανεμημένο, οπότε εμφανίζει μια μικρή ηλεκτρική διπολική ροπή (EDM), από 10^{-27} e \, cm έως 10^{-30} e \, cm .

Μια ομάδα φυσικών, που ονομάζεται συνεργασία ACΜΕ, πραγματοποίησε την καλύτερη «μέτρηση» μέχρι σήμερα της ηλεκτρικής διπολικής ροπής του ηλεκτρονίου:

d_{e} = (-2.1 \pm 3.7_{stat} \pm 2.5_{syst} \times 10^{-29} e \, cm
όπου τα σφάλματα – στατιστικό και συστηματικό – είναι μεγαλύτερα από την κεντρική τιμή.

Αυτό οδηγεί στο παρακάτω άνω όριο για την ηλεκτρική διπολική ροπή του ηλεκτρονίου:

|d_{e}| < 8.7 \times 10^{-29} e \, cm

Μια πολύ καλύτερη εκτίμηση σε σχέση με παλαιότερες μετρήσεις. Η τιμή αυτή εξακολουθεί να είναι εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από την αναμενόμενη τιμή του Καθιερωμένου Προτύπου των στοιχειωδών σωματιδίων, θέτει όμως σε αμφισβήτηση τις υπερσυμμετρικές προεκτάσεις του.

Η μέθοδος της ερευνητικής ομάδας μπορεί να βελτιωθεί κατά έναν παράγοντα 10, που σημαίνει ότι είναι πιθανή μια μέτρηση της ηλεκτρικής διπολικής ροπής του ηλεκτρονίου με αυτή την τεχνική ή έστω ένα καλύτερο όριο για την οριστική απόρριψη κάποιων θεωριών πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου.

ΠΗΓΗ: «ACME Collaboration: «Order of Magnitude Smaller Limit on the Electric Dipole Moment of the Electron«