L'equilibrio tra materia e antimateria nel nostro universo è un grandioso enigma che i fisici stanno lottando per risolvere per molti decenni. Ora, studiando attentamente i minuscoli elettroni, gli scienziati hanno trovato un modo per punteggiare le i.
Nel 1897, il fisico J. Thomson scoprì una particella nota come elettrone. Da allora, gli scienziati hanno lottato per trovare una risposta a una domanda molto interessante: la forma di un elettrone è davvero una palla perfetta? Sulla base di ciò che sappiamo oggi di queste particelle, è proprio così. In un'intervista al Futurismo, Mordecai-Mark McLow, un astrofisico dell'American Museum of Natural History, lo ha espresso in modo molto delicato. Secondo lui, gli elettroni sono rotondi "all'interno dell'errore di misurazione". Sfortunatamente, per i fisici, questa conoscenza non è tanto una risposta quanto un'intera serie di domande ancora più complesse.
Sfericità degli elettroni: acceso dibattito
Secondo il modello fisico standard dell'universo, dopo il Big Bang, avrebbe dovuto contenere la stessa quantità di materia e antimateria. L'interazione di queste due sostanze porta inevitabilmente al mutuo annichilimento dovuto alla cosiddetta esplosione di fotoni. Secondo questa logica, l'universo nel suo stato attuale semplicemente non può esistere - eppure vediamo prove del contrario.
Di conseguenza, gli scienziati stanno cercando eventuali segni di asimmetria nel rapporto tra materia e antimateria che potrebbero spiegare perché la prima sostanza è molte volte più della seconda. Se gli elettroni fossero bitorzoluti, solo approssimativamente sferici, questo potrebbe dare ai fisici l'indizio di cui hanno bisogno. Ma, ahimè, a quanto pare, la loro forma è perfetta. Tuttavia, i ricercatori della JILA hanno dimostrato un nuovo metodo per studiare la forma degli elettroni che può aiutare a rilevare le distorsioni desiderate.
L'essenza del nuovo approccio, come tutto ciò che è ingegnoso, è abbastanza semplice. Se l'elettrone avesse un momento di dipolo elettrico (EDM), questo indicherebbe la sua forma non sferica. In precedenza, nella ricerca dell'EDM, gli scienziati hanno studiato gli elettroni in "fasci" di atomi e molecole specifici. Sfortunatamente, il movimento del raggio limita la quantità di tempo in cui gli elettroni possono essere misurati e potrebbe essere a causa di questo fattore che le osservazioni non hanno mostrato alcun segno di EDM finora.
Il team di ricerca JILA ha adottato un approccio diverso. Invece di studiare gli elettroni in un flusso di particelle neutre, hanno isolato gli ioni molecolari di un composto inorganico noto come fluoruro di afnio utilizzando un campo elettrico rotante. Invece di volare nello spazio, come nel caso di un raggio, gli ioni iniziarono a descrivere piccoli cerchi. Ciò ha permesso agli scienziati di tracciare il movimento degli elettroni per 0,7 secondi - 1000 volte più a lungo rispetto a tutti gli esperimenti precedenti!
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Fenomeni misteriosi
La conferma o la confutazione della forma rotonda degli elettroni può sembrare insignificante, ma il fatto stesso di studiare le caratteristiche degli elettroni gioca un ruolo molto importante. Attualmente, la convinzione prevalente è che, indipendentemente dal movimento del tempo, le leggi fisiche restano inviolabili. Ma se gli scienziati trovano un EDM diverso da zero, cambierà la comprensione dei livelli fondamentali della fisica e, potenzialmente, aiuterà a risolvere il grande mistero sull'equilibrio tra materia e antimateria, a cui dobbiamo la nostra stessa esistenza.
Ora, dopo aver dimostrato con successo la praticabilità del loro metodo, gli scienziati inizieranno a migliorarlo. Il ricercatore capo Eric Cornell ha già detto a Science che i ricercatori ritengono di poter aumentare la sensibilità, e quindi l'accuratezza delle loro misurazioni, di un ordine di grandezza in pochi anni.
Anche altri gruppi stanno lavorando a progetti simili per misurare la sfericità degli elettroni. Ad esempio, un team di Harvard e Yale è fiducioso che il prossimo anno sarà in grado di ridurre di 20 volte l'errore dei propri calcoli. I fisici dell'Imperial College ritengono che i metodi esistenti, se adeguatamente funzionati, consentiranno calcoli 1000 volte più accurati, il che eliminerà una serie di teorie controverse incentrate sul potenziale EDM degli elettroni. E se alla fine la loro forma ideale sarà dimostrata, i fisici dovranno cercare la risposta a uno dei misteri più sorprendenti dell'universo da qualche altra parte.
Vasily Makarov
