Новости химической науки > Электрический дипольный момент электрона остается нулевым

Исследователи из Великобритании провели наиболее точные к настоящему моменту измерения электрического дипольного момента электрона и определили, что, вопреки основанным на некоторых теоретических моделях предсказаниям, он равен нулю.

Специалисты по физики элементарных частиц опираются в предсказаниях на стандартную модель элементарных частиц, которая, однако, не может дать ответ на многие вопросы (например, неясно, почему в нашей Вселенной детектируется столь ничтожное количество антивещества). Физики полагают, что в настоящем ее состоянии стандартную модель нельзя считать завершенной теорией, и дефицит антиматерии может объясняться существованием новых, еще не открытых частиц.

Одним из шагов в дополнении к стандартной модели элементарных частиц являлась попытка пересмотреть взгляды на электрон. Упрощая, можно сказать, что в стандартной модели электрон рассматривается как сферический объект, однако альтернативные версии допускали отклонение формы электрона от сферической, или, если говорить строже, электрический дипольный момент электрона – мера распределения электрического заряда в электроне имеет ненулевое значение.

Для определения электрического дипольного момента электрона исследователи вызывали вращение молекул фторида иттербия с помощью лазеров. (Фотография: © Mike Tarbutt)

Самое точное до настоящего времени измерение электрического дипольного момента электрона было выполнено в 2002 году с помощью экспериментов на отдельных атомах [1]. Эд Нинс (Ed Hinds) из Имперского Коледжа Лондона измерил электрический дипольный момент электрона на 50% точнее, использовав в экспериментах молекулы фторида иттербия (YbF), обеспечивают более высокую чувствительность и позволяют избежать систематических ошибок, характерных для экспериментов на отдельных атомах. Однако, хотя результаты работы отличаются больше точностью по сравнению с предыдущими, абсолютной уверенности в том, что получено точное значение величины электрического дипольного момента электрона так и не было определено [2].

Исследователи изучали электрический дипольный момент электрона, активируя вращение молекул YbF с помощью лазеров. Исследователи ожидали, что изменение направления вращения электрона в молекуле YbF при действии на нее электрического поля должно свидетельствовать о наличии у электрона электрического дипольного момента, однако никаких изменений не наблюдалось.

Хиндс отмечает, что он, как и его коллеги, были несколько удивлены тому, что результаты их экспериментов, проведённых даже с таким беспрецедентным уровнем точности, указывали на нулевое значение электрического дипольного момента электрона – каждый из исследователей был уверен, что их эксперимент все же подкорректирует стандартную модель элементарных частиц. Однако Хиндс предостерегает, что говорить об абсолютной истинности стандартной модели еще преждевременно – отклонения электрического дипольного момента электрона от нулевого могут быть настолько незначительны, что проведенный эксперимент их просто не почувствовал.

Источники: [1] Phys. Rev. Lett., 2002, 88, 071805 (DOI: 10.1103/PhysRevLett.88.071805); [2] Nature, 2011, 473, 493 (DOI: 10.1038/nature10104)

метки статьи: #квантовая химия, #радиохимия и химия высоких энергий, #суперструн теория