迄今最精確測量顯示電子是完美球形
科技日報訊（記者陳丹）據(jù)英國《衛(wèi)報》5月26日（北京時間）報道，倫敦帝國理工學(xué)院的科學(xué)家對電子的形狀進(jìn)行了迄今最為精確的測量，即便在10的負(fù)27次方厘米的精度上，電子仍然是完美的球形。如果將電子放大到太陽系的尺度，其圓度的偏差甚至小于人類發(fā)絲的寬度。
這項(xiàng)發(fā)表于《自然》雜志的研究與現(xiàn)有理論預(yù)測結(jié)果并不相同，對于探索宇宙奧秘的科學(xué)家來說有著深遠(yuǎn)影響。根據(jù)粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)測，電子是非常接近球形的橢圓形狀，這種變形輕微到不可測量，因而可忽略不計(jì)；而在超對稱性理論的框架內(nèi)，每個粒子都有一個比自己重的“同胞兄弟”，這就要求電子的形狀必須為橢圓形。
科學(xué)家一直試圖對電子的圓度進(jìn)行更加準(zhǔn)確的測量，因?yàn)殡娮映霈F(xiàn)任何拉伸變形的跡象，都可能預(yù)示著重大發(fā)現(xiàn)，揭示出自然界中可能存在的未知粒子，甚至解釋宇宙為什么由物質(zhì)而非反物質(zhì)構(gòu)成。
倫敦帝國理工學(xué)院的物理學(xué)家喬尼·哈德森帶領(lǐng)的研究小組通過測量電子在電場中的晃動情況來倒推其圓度，晃動越小，電子就越圓。實(shí)驗(yàn)中，他們將電子與氟化鐿分子“綁定”，然后施加電場，并用激光束進(jìn)行測量，每次測量耗時僅千分之一秒。
在整整3個月時間內(nèi)，研究小組對電子共進(jìn)行了2500萬次測量，然后取其平均值加以分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，電子在電場中沒有任何晃動跡象，這證明電子比此前研究認(rèn)為的要圓。
哈德森表示，這一結(jié)論對超對稱性理論提出了挑戰(zhàn)，歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)實(shí)驗(yàn)中所“發(fā)現(xiàn)”的某些超對稱粒子可能并不存在。他們將對設(shè)備加以改進(jìn)，希望能在未來數(shù)年內(nèi)對電子進(jìn)行更精確的測量。“如果我們的精度能進(jìn)一步提高，就可以很確鑿地驗(yàn)證或淘汰超對稱性理論了。”
美國密歇根大學(xué)的亞倫·萊昂納特評價說，這項(xiàng)研究工作提供了一個了解“宇宙高能精髓”的窗口，并最終可能有助于解釋宇宙的結(jié)構(gòu)。
總編輯圈點(diǎn)
一直以來，電子的形狀都被認(rèn)為是非常接近于球形的橢圓形，這樣才能解釋有關(guān)物質(zhì)和反物質(zhì)的一些問題，而此次研究極其精確地測量了電子的形狀其實(shí)是幾近完美的球形。從外觀上看，橢圓形和球形相差無幾，但在物理學(xué)研究中卻有著天壤之別。一旦這一結(jié)論被進(jìn)一步證實(shí)，現(xiàn)有的許多理論或?qū)⑼频怪貋恚@無異于物理學(xué)研究領(lǐng)域一場天翻地覆的大地震。但是也沒必要過于緊張，這或許也打開了人類了解宇宙的一個新窗口。
