Ученые доказали, что электроны абсолютно круглые: происхождение Вселенной стало еще загадочней

Многим хотелось, чтобы электрон был кривым. Но он все-таки круглый.

Уточнили сами себя

Физики из Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology - NIST) и Университета Колорадо в Боулдере (University of Colorado Boulder) в компании с Эриком Корнеллом (Eric Cornell), лауреатом Нобелевской премии по физике 2001 года, убедились, что электрон – фундаментальная частица, носитель отрицательного электрического заряда – круглый. Идеально круглый. И гладкий.

Как образно выразились ученые, «электрон такой круглый, что если бы он был размером с земной шар, то на нем не было бы видно ни одной неровности, высота которой превышала бы размер атома».

Точности, потрясающей воображение, удалось достигнуть, измеряя так называемый электрический дипольный момент (electron’s electric dipole moment - eEDM) – параметр, характеризующий форму электрона. Он возникает, когда значения зарядов на разных сторонах шарика (на его «северном» и «южном» полюсах) хоть чуть-чуть, но отличаются друг от друга.

Любые значения выше нуля свидетельствовали бы о том, что электрон какой-нибудь кривой – например, яйцеобразный. А если eEDM равен нулю, то заряд внутри электрона распределен равномерно. Что указывает на то, что он круглый и никакой асимметрии в шарике нет.

Результаты нынешней команда ученых, были в 2,4 раз точнее предыдущих, полученных ими же в 2018 году. Но ни на какую асимметрию не намекали. От чего многие физики приуныли – те, которые предполагали, что именно в асимметрии фундаментальных частиц кроется разгадка тайны и существования Вселенной, и её образования. Поясню, в чем тут суть.

У каждой материальной частицы во Вселенной есть антипод – античастица.

Где антимиры?

По теории, у каждой материальной частицы во Вселенной есть зеркальный двойник - античастица. Она такая же по массе, но другого заряда. «Нормальная» материя состоит из «положительных» протонов, нейтронов и «отрицательных» электронов. Антиматерия - из «отрицательных» антипротонов, антинейтронов (с противоположным магнитным моментом) и «положительных электронов» - позитронов.

Образно говоря, частицы и античастицы, материя и антиматерия равны перед Богом. То есть, в момент рождения Вселенной - в результате Большого Взрыва - вещества и антивещества должно было бы образоваться поровну. Далее им следовало аннигилировать - то есть исчезнуть со вспышкой света. В результате - никакой Вселенной. Однако она имеется. А раз так, то материи по какой-то загадочной причине стало больше, чем антиматерии – возникла так называемая барионная асимметрия, которая и привела, в итоге, к появлению всего сущего.

Пытаться связать дебютный перекос с асимметрией электронов, видимо, уже не стоит – похоже, что ее нет. Тогда в чем причина? Загадка…Разгадку ищут. В том числе и с помощью экспериментов на Большом Адронном Коллайдере (БАК), в которых воспроизводят условия, существовавшие в первые мгновения жизни Вселенной. Ведь по одной из гипотез, вещество взяло верх над антивеществом то ли в сам момент Большого взрыва, то ли почти мгновенно после него.

С другой стороны, нет абсолютной уверенности в том, что вещество доминирует везде. Во всех уголках Вселенной. Может быть, где-то существуют так называемые антимиры?

ГИПОТЕЗЫ

Два Больших Взрыва

Доктора Хуман Давудьясл (Dr Hooman Davoudiasl) - физик-теоретик из Брукхейвенской национальной лаборатории (theoretical physicist at the Brookhaven National Laboratory in Upton, New York) полагает, что барионную асимметрию вызвало событие, случившееся сразу же после Большого Взрыва - буквально через минуту-другую. А именно: вслед за одним Большим Взрывом бабахнул второй. Правда, не столь мощный, как первый.

Согласно теории Давудьясла события развивались примерно так: грянул Большой Взрыв, началось стремительное расширение пространства, появилась не очень обширная, но очень горячая Вселенная, раскаленная до миллиардов градусов. В ограниченном объеме сталкивались и аннигилировали частицы и античастицы. И тут, как предполагает новая теория, подоспел второй Большой Взрыв, который мгновенно добавил объема и развел частицы, тем самым отделив вещество от антивещества.

- Конечно, такая теория не вписывается в стандартную космологию, - говорит Давудьясл. - Но Вселенная столь сложна, что может и не соответствовать тем представлениям, которые мы о ней придумали.

- Нам нужно скорректировать нашу математику, чтобы она была ближе к реальности, - добавляет уже сейчас Таня Русси (Tanya S. Roussy), аспирантка из команды Корнелла, развеявшей миф об асимметрии электрона.

Материя уничтожила антиматерию

Профессор Танмэй Вачаспати (Tanmay Vachaspati) из Университета штата Аризона (Arizona State Univers) предложил более изощренное объяснение. Мол, материя и антиматерия действительно образовались в равных количествах. Но аннигилируя, они порождали не вспышки, а магнитные монополи и антимонополи: некие гипотетические частицы с одним магнитным полюсом - северным или южным (каждый «нормальный» магнит имеет два полюса одновременно - северный и южный).

Монополи и антимонополи тоже аннигилировали, превращаясь, в свою очередь, в материю и антиматерию. А вот тут уже, благодаря так называемому нарушению СР-инвариантности или СР-симметрии (неизменности законов физики при зеркальном отражении с одновременной заменой всех частиц на античастицы), и возник перекос, в результате которого материи стало гораздо больше.

Кстати, еще в 1967 году Андрей Сахаров доказывал, что именно из-за нарушения СР-симметрии в зарождающейся Вселенной антивещество было уничтожено почти полностью.

Не исключено, где-то есть целые миры, сотканные из антиматерии.

КСТАТИ

А вдруг Вселенная - чье-то тело?

…все, что мы можем увидеть на нашем ночном небе - звезды, галактики, скопления и сверхскопления галактик - это составные части организма некого макрочеловека. Он - гигантское небесное существо, размер которого составляет порядка 10 в 26 степени метров (20 миллиардов световых лет). Звезды на небе над нашей головой – это ядра атомов организма макрочеловека, наше Солнце – это одно из этих ядер, а Земля – третий из восьми электронов атома, ядром которого является Солнце. Кстати, по Менделееву получается, что мы живем в атоме кислорода…

О чем это? Подробности в нашем материале.