Защо съществуват материята, звездите, планетите и хората?
В първите мигове на нашата Вселена безчет протони, неутрони и електрони са се образували дружно със своите аналози от антиматерия. С разширението и охлаждането на Вселената съвсем всички тези частици материя и антиматерия се срещнали и взаимно, оставяйки след себе си единствено фотони или светлинни проблясъци.
И в случай че Вселената беше изцяло симетрична, с равни количества материя и антиматерия, това щеше да е краят на историята - и ние в никакъв случай нямаше да съществуваме. Но би трябвало да е имало дисбаланс - някакви останки от протони, неутрони и електрони, които са образували атоми, молекули, звезди, планети, галактики и най-после - хора.
" Ако Вселената бе идеално симетрична, тогава нямаше да остане нищо друго с изключение на светлина. Това е извънредно значим миг в историята. Изведнъж във Вселената има неща и въпросът е за какво? ", разяснява сътрудникът на Обединения институт по лабораторна астрофизика JILA (Joint Institute for Laboratory Astrophysics) и Националния институт за стандарти и технологии (The National Institute of Standards and Technology, NIST) Ерик Корнел (Eric Cornell). " Защо съществува тази асиметрия? "
Математическите теории и уравнения, които изясняват нашата Вселена, изискват симетричност. Теоретиците на обикновените частици са усъвършенствали тези теории, с цел да се оправят с съществуването на асиметрия. Но без доказателства тези теории са единствено математика, изяснява Корнел, тъй че пробните физици, в това число неговата група в JILA, търсят признаци на асиметрия във фундаменталните частици като електроните.
Сега групата на JILA е направила рекордно премерване на електроните, което стеснява търсенето на източника на тази асиметрия. Нейните открития са оповестени в Science. Едно от местата, където се търсят доказателства за асиметрия, е електрическият диполен миг на електрона (eEDM). Електроните се състоят от негативен електрически заряд, а eEDM демонстрира какъв брой отмерено е разпределен този заряд сред северния и южния полюс на електрона. Всяко премерване на eEDM над нулата би удостоверило асиметрията, електронът би бил по-скоро яйцевиден, в сравнение с сфера. Но никой не знае какъв брой малко може да е това отклоняване.
" Необходимо е да изправим математиката си, с цел да бъде по-близо до действителността ", отбелязва Таня Руси (Tanya Roussy), дипломант в изследователската група на Корнел в JILA. " Търсим местата, където може да съществува тази асиметрия, с цел да можем да разберем от кое място се е появила. Електроните са фундаментални частици и тяхната симетричност ни приказва за симетрията на Вселената. "
Корнел, Руси и техният екип от NIST и JILA неотдавна слагат връх за точно премерване на eEDM, подобрявайки предходните измервания 2,4 пъти.
Колко тъкмо е това? Ако електронът бе с размерите на Земята, тяхното проучване открива, че всяка съществуваща асиметрия би била по-малка от радиуса на един атом, изяснява Руси.
Тя добавя, че е извънредно мъчно да се направи толкоз тъкмо премерване, тъй че групата е трябвало да прояви съобразителност. Изследователите употребяват молекули на хафниев флуорид. Ако приложат мощно електрическо поле към молекулите, несферичните електрони ще изискат да се подравнят с полето, като се реалокират вътре в молекулата. Ако са сферични, електроните няма да се реалокират.
С помощта на ултравиолетов лазер те лишават електроните от молекулите, създавайки набор от позитивно заредени йони, и ги улавят. Променяйки електромагнитното поле към клопката, молекулите се принуждават да се подравнят или да не се подравнят с полето. След това откривателите употребяват лазери, с цел да измерят енергийните равнища на двете групи. Ако равнищата им се разграничават, това значи, че електроните са асиметрични.
Експериментът им разрешил да имат по-дълго време за премерване спрямо предходни опити, което им осигурило по-голяма степен на акуратност. Независимо от това, измерванията на екипа демонстрират, че електроните не трансформират енергийните си равнища, което демонстрира, че доколкото сега можем да измерваме, електроните са безусловно радиално симерични.
Няма гаранция, че някой ще откри ненулево премерване на eEDM, показва Корнел, само че това равнище на акуратност от настолен опит е достижение. То демонстрира, че скъпите ускорители на обикновени частици не са единственото средство за проучване на тези фундаментални въпроси за Вселената и че има доста пътища, които могат да се опитат. И въпреки че групата не е разкрила асиметрия, нейният резултат ще помогне на откривателите да продължат да търсят отговори на въпроса за асиметрията на ранната Вселена.
" Открихме, че досега на нашето премерване електронът е съразмерен. Ако бяхме открили, че е друг от нула, това щеше да е огромен проблем ", прибавя Руси. " Най-добрият залог е да има екипи от учени по целия свят, които да преглеждат разнообразни разновидности. Ако всички продължим да изследваме истината, в последна сметка някой ще я открие ".
Справка:
Tanya S. Roussy et al, An improved bound on the electron's electric dipole moment, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adg4084
Mingyu Fan et al, Probing fundamental particles with molecules, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adi8499, www.science.org/doi/10.1126/science.adi8499
Източник: Why does matter exist? Roundness of electrons may hold clues, Rebecca Jacobson, National Institute of Standards and Technology
И в случай че Вселената беше изцяло симетрична, с равни количества материя и антиматерия, това щеше да е краят на историята - и ние в никакъв случай нямаше да съществуваме. Но би трябвало да е имало дисбаланс - някакви останки от протони, неутрони и електрони, които са образували атоми, молекули, звезди, планети, галактики и най-после - хора.
" Ако Вселената бе идеално симетрична, тогава нямаше да остане нищо друго с изключение на светлина. Това е извънредно значим миг в историята. Изведнъж във Вселената има неща и въпросът е за какво? ", разяснява сътрудникът на Обединения институт по лабораторна астрофизика JILA (Joint Institute for Laboratory Astrophysics) и Националния институт за стандарти и технологии (The National Institute of Standards and Technology, NIST) Ерик Корнел (Eric Cornell). " Защо съществува тази асиметрия? "
Математическите теории и уравнения, които изясняват нашата Вселена, изискват симетричност. Теоретиците на обикновените частици са усъвършенствали тези теории, с цел да се оправят с съществуването на асиметрия. Но без доказателства тези теории са единствено математика, изяснява Корнел, тъй че пробните физици, в това число неговата група в JILA, търсят признаци на асиметрия във фундаменталните частици като електроните.
Сега групата на JILA е направила рекордно премерване на електроните, което стеснява търсенето на източника на тази асиметрия. Нейните открития са оповестени в Science. Едно от местата, където се търсят доказателства за асиметрия, е електрическият диполен миг на електрона (eEDM). Електроните се състоят от негативен електрически заряд, а eEDM демонстрира какъв брой отмерено е разпределен този заряд сред северния и южния полюс на електрона. Всяко премерване на eEDM над нулата би удостоверило асиметрията, електронът би бил по-скоро яйцевиден, в сравнение с сфера. Но никой не знае какъв брой малко може да е това отклоняване.
" Необходимо е да изправим математиката си, с цел да бъде по-близо до действителността ", отбелязва Таня Руси (Tanya Roussy), дипломант в изследователската група на Корнел в JILA. " Търсим местата, където може да съществува тази асиметрия, с цел да можем да разберем от кое място се е появила. Електроните са фундаментални частици и тяхната симетричност ни приказва за симетрията на Вселената. "
Корнел, Руси и техният екип от NIST и JILA неотдавна слагат връх за точно премерване на eEDM, подобрявайки предходните измервания 2,4 пъти.
Колко тъкмо е това? Ако електронът бе с размерите на Земята, тяхното проучване открива, че всяка съществуваща асиметрия би била по-малка от радиуса на един атом, изяснява Руси.
Тя добавя, че е извънредно мъчно да се направи толкоз тъкмо премерване, тъй че групата е трябвало да прояви съобразителност. Изследователите употребяват молекули на хафниев флуорид. Ако приложат мощно електрическо поле към молекулите, несферичните електрони ще изискат да се подравнят с полето, като се реалокират вътре в молекулата. Ако са сферични, електроните няма да се реалокират.
С помощта на ултравиолетов лазер те лишават електроните от молекулите, създавайки набор от позитивно заредени йони, и ги улавят. Променяйки електромагнитното поле към клопката, молекулите се принуждават да се подравнят или да не се подравнят с полето. След това откривателите употребяват лазери, с цел да измерят енергийните равнища на двете групи. Ако равнищата им се разграничават, това значи, че електроните са асиметрични.
Експериментът им разрешил да имат по-дълго време за премерване спрямо предходни опити, което им осигурило по-голяма степен на акуратност. Независимо от това, измерванията на екипа демонстрират, че електроните не трансформират енергийните си равнища, което демонстрира, че доколкото сега можем да измерваме, електроните са безусловно радиално симерични.
Няма гаранция, че някой ще откри ненулево премерване на eEDM, показва Корнел, само че това равнище на акуратност от настолен опит е достижение. То демонстрира, че скъпите ускорители на обикновени частици не са единственото средство за проучване на тези фундаментални въпроси за Вселената и че има доста пътища, които могат да се опитат. И въпреки че групата не е разкрила асиметрия, нейният резултат ще помогне на откривателите да продължат да търсят отговори на въпроса за асиметрията на ранната Вселена.
" Открихме, че досега на нашето премерване електронът е съразмерен. Ако бяхме открили, че е друг от нула, това щеше да е огромен проблем ", прибавя Руси. " Най-добрият залог е да има екипи от учени по целия свят, които да преглеждат разнообразни разновидности. Ако всички продължим да изследваме истината, в последна сметка някой ще я открие ".
Справка:
Tanya S. Roussy et al, An improved bound on the electron's electric dipole moment, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adg4084
Mingyu Fan et al, Probing fundamental particles with molecules, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adi8499, www.science.org/doi/10.1126/science.adi8499
Източник: Why does matter exist? Roundness of electrons may hold clues, Rebecca Jacobson, National Institute of Standards and Technology
Източник: novini.bg
КОМЕНТАРИ