Авторизация | Регистрация
Ufostation - Направление Земля

Физики создали самое детальное изображение электронов

Опубликовано21 октября 2018  Комментариев 0  Прочтений482
Электрон и его соседи глазами художника. © NSF
Электрон и его соседи глазами художника. © NSF
Электроны абсолютно круглые, и некоторые физики этим недовольны. Новый эксперимент запечатлел самые детальные изображения электронов на данный момент. Ученые использовали лазеры, чтобы обнаружить доказательства существования частиц, окружающих частицы. Освещая молекулы, исследователи смогли понять, как субатомные частицы изменяют распределение заряда электрона.


Симметричная круглая форма электронов предполагает, что невидимые частицы недостаточно велики, чтобы менять форму электронов на овальную. Результаты исследования вновь подтверждают старую физическую теорию, известную как стандартная модель, которая описывает, как частицы и силы во Вселенной ведут себя.

И в то же самое время новое открытие может перевернуть несколько теорий альтернативной физики, которые пытаются найти недостающую информацию о феноменах, которые стандартная модель объяснить не может.

Так как субатомные частицы нельзя наблюдать напрямую, ученые узнают о них через косвенные доказательства. Наблюдая, что происходит в вакууме вокруг отрицательно заряженных электронов, которые, как считается, окружены облаками пока невидимых частиц, исследователи могут создать модели поведения субатомов.
Стандартная модель описывает взаимодействия между всеми строительными блоками вещества, а также силы, которые действуют на субатомные частицы. Десятилетиями эта теория успешно предсказывала, как будет вести себя вещество.

Однако есть несколько моментов, которые модель не в состоянии объяснить. Например, темную материю, загадочную и невидимую субстанцию, которая способна на гравитационное притяжение, но не выделяет света. Также модель не объясняет гравитацию, а также другие фундаментальные силы, которые влияют на вещество.
Теории альтернативной физики предлагают ответы там, где стандартная модель терпит неудачу. Стандартная модель предсказывает, что частицы, окружающие электрон, влияют на его форму, но в таком бесконечно малом масштабе, что это практически невозможно выявить, используя существующие технологии.
Но другие теории говорят о том, что есть еще нераскрытые тяжелые частицы. Например, суперсимметричная стандартная модель утверждает, что каждая частица в стандартной модели имеет партнера-антивещество. Эти гипотетические тяжелые частицы могут деформировать электроны до такой степени, что исследователи могут это видеть. Чтобы протестировать эти прогнозы, в ходе нового эксперимента ученые рассмотрели электроны с разрешением в 10 раз больше, чем во время предыдущей попытки в 2014 году.

Исследователи искали неуловимый и недоказанный феномен под названием электрический дипольный момент, при котором сферическая форма электрона кажется деформированной — «придавленной на одном конце и выпуклой на другом», объясняет Демилль. Такая форма должна быть следствием влияния тяжелых частиц на заряд электрона.

Эти частицы были бы «на много и много порядков сильнее», чем частицы, предсказанные стандартной моделью, поэтому это был бы «убедительный способ доказать, происходит ли что-то за пределами объяснений стандартной модели», говорит Демилль.

Для нового исследования ученые использовали лучи молекул холодного оксида тория со скоростью 1 млн на импульс 50 раз в секунду в относительно небольшой камере в цокольном этаже Гарвардского университета. Ученые стреляли по молекулам лазерами и изучали, как от них будет отражаться свет; преломление в свете указывало бы на электрический дипольный момент.

Но в отраженном свете не было искажений, и этот результат ставит под сомнение физические теории, которые предсказывают, что вокруг электронов роятся тяжелые частицы. Эти частицы могут существовать, но, скорее всего, отличаются от того, как описаны в существующих теориях.

«Наш результат говорит научному сообществу, что надо серьезно пересмотреть альтернативные теории», — говорит Демилль.

Хотя эксперимент оценивал поведение частиц вокруг электронов, он также обеспечил важные выводы для поиска темной материи. Как и субатомные частицы, темную материю нельзя наблюдать напрямую. Но астрофизики знают, что она есть, потому что наблюдали ее гравитационное влияние на звезды, планеты и свет.

«Во многом как и мы, астрофизики смотрят туда, откуда много теорий предсказывали появление сигнала, — говорит Демилль. — И пока они ничего не видят, и мы не видим ничего».

И темная материя, и новые субатомные частицы, которые не предсказывала стандартная модель, еще предстоит увидеть напрямую; но все же растущий объем убедительных доказательств предполагает, что эти феномены существуют. Но до того как ученые найдут их, вероятно, стоит забраковать некоторые старые теории.
«Предсказания о том, как выглядят субатомные частицы выглядят все более и неправдоподобными», — говорит Демилль.
Информация
Добавить комментарий
Имя:

код подтверждения
Это интересно:

Большое красное пятно на Юпитере изменяется со временем
Одна из самых узнаваемых особенностей атмосферы Юпитера и всей Солнечной системы — Большое красное пятно (БКП). Это образование представляет собой мощный антициклон, размер которого больше размера Земли, а скорость ветра в нем может достигать 500 км/ч.
Почему с возрастом время летит быстрее, чем в детстве?
По ходу взросления практически у каждого человека возникает ощущение, что течение времени сильно ускоряется — казалось бы, он только недавно проснулся, а уже настало время ложиться спать. На протяжении многих лет ученые пытались выявить причину этого явления, и новая гипотеза, выдвинутая исследователями Университета Дьюка, кажется наиболее реалистичной. Она гласит, что ощущение ускоренного времени связано с изменениями в работе стареющего мозга, а именно в скорости обработки информации и количестве получаемых визуальных образов.
«Гало-двигатель» сможет разогнать космический корабль почти до скорости света
Еще в 2016 году физик Стивен Хокинг и миллиардер Юрий Мильнер раскрыли план путешествия к звездам. Так называемый проект Breakthrough Starshot представляет собой программу стоимостью 100 миллионов долларов по разработке и демонстрации технологий, необходимых для посещения ближайшей звездной системы. Потенциальные цели включают Проксиму Центавра, систему, расположенную на расстоянии порядка четырех световых лет, с несколькими экзопланетами, одна из которых похожа на Землю.
Какая планета ближе всего к Земле?
Какая планета ближе всего к Земле? Большинство людей ответит, что Венера. Но ученые привели доказательства того, что это может быть Меркурий.
Мультивселенная может быть частью более глубокой реальности — уникальной и вполне постижимой
«Самая непостижимая вещь во вселенной — это то, что она понятна», однажды сказал Альберт Эйнштейн. В наши дни, однако, Вселенную трудно назвать понятной или даже уникальной. Фундаментальная физика переживает кризис, связанный с двумя популярными концепциями, которые часто называют «multiverse» и «uglyverse», что дословно расшифровывается как «множественная вселенная» и «уродливая вселенная».

Добавить новость
Темы недели
Публикации
Обновления сайта
Подписка на рассылку:
Рассылка The X-Files - ...все тайны эпохи человечества
Это интересно