Електронът вярно е кръгъл, да му се не види!

Провеждайки експерименти на Големия адронен колайдер (LHC) и други ускорители на частици, физиците изпитват съвременните теории.

Господстващата теория се нарича Стандартен модел и с невероятна точност предсказва поведението на елементарните частици, всички видове на тяхното взаимодействие, но в нея не са предвидени знаменитата тъмна материя и вездесъщата гравитация.

Друга теория обаче е способна да обясни тези две явления и тя се нарича суперсиметрия. Но има един проблем – тя не може да се докаже. Според модела всяка видима от нас частица си има суперпартньор, по-масивно копие.

Изследователите дори ги наричат „сенчести партньори”. Тоест всеки протон трябва да има сенчест протон. Тези загадъчни частици трябва да съставят масата на тъмната материя, която също досега не е разбрана.

Но учените не се дават и както преди продължават търсенето на доказателства на теорията на суперсиметрията, която трябва да стане основа на Новата физика.

Експертите твърдят, че за постигане на резултат са необходими големи енергии. Затова 14-те тераелектронволта на Големия адронен колайдер трябва да станат 100 тераелектронволта, за което ще се наложи строителството на нов ускорител – Много голям адронен колайдер. Според плановете физиците и инженерите ще се заемат с неговото създаване през 2020 г.

Докато строителството не е започнало, физиците ще изследват алтернативни методи за търсене на нови теории и пропуски в Стандартния модел. Един от най-перспективните проекти в тази област е търсенето на диполен момент на електрона, което в превод на обикновен език означава определяне на формата на известната на всички отрицателно заредена частица.

През ноември 2013 година стана ясно за експеримент на учените от Харвард, които измервали диполния момент на електрона. Тогава те заявили, че той е равен на нула, а това значи, че формата на частицата трябва да е идеално кръгла. Загубили последна надежда за откриването на следи от суперсиметрия, физиците решиха да препроверят своите резултати. И отново мечтите им се разбиха в непоклатимостта на Стандартния модел.

„Не знаем с точност, че Стандартният модел не е способен да опише всички явления в природата. Затова ние, както и колегите ни от ЦЕРН, търсим в лабораторни експерименти признаци за това, че нещо може да не се вмества в рамките на тази теория”, разказва водещият автор на изследването Дейвид де Миле от Йейлския университет.

Успехът на експеримента зависел не от високите енергии, а от пределната точност на измерванията. Според Стандартния модел диполният момент на електрона трябва да е равен на нула, но ако се открие макар минимална разлика на този показател от нула, то привържениците на суперсиметрията ще отворят голяма бутилка с шампанско.

Наличието на положителен диполен момент би означавало, че „формата” на електрона не е симетрична, сплесната. След предишния експеримент, който дал отрицателни резултати, Де Миле и колегите му от Харвард и Йейл увеличили точността на измерванията 10 пъти.

„Представете си, че вземете в ръце идеално кръгла сфера, сваляте от едното полукълбо тънък слой и го залепвате към повърхността на противоположното полукълбо. Това нарастване е диполният момент и колкото е по-голям, толкова по-голям е показателят. А сега си представете, че електронът е с размерите на земното кълбо. Нашите измервания са способни да видят „нарастването” на дебелината на човешки косъм в сравнение на електрона със земните размери. Но не видяхме никакво уплътняване”, разказва Де Миле в статия в сп. Science.

Остава да се надяваме, че след редица експерименти на ускорители с по-високи енергии ще се открият първите доказателства за нефункционалността на Стандартния модел. Но дори ако и теорията на суперсиметрията е невярна, съществуват още редица математически и физични хипотези, обясняващи многообразието на природните явления на макро- и микрониво.