Дипoльный мoмeнт элeктрoнa впeрвыe удaлoсь измерить с   через захвата молекулярного иона в   ионной ловушке. Новые измерения подтвердили, что дипольный дни очень очень близок к   нулю, при этом точность измерений не   уступает другим методам и   в   дальнейшем может лежать еще увеличена. Результаты исследования опубликованы в   Physical Review Letters.

Измерение дипольного момента электрона является главнейший задачей для подтверждения физических теорий, разработанных для расширения   Стандартной модели. К возникновению электрического дипольного момента приводит колебание заряда от центра, то есть фактически отклонение формы электрона ото шарообразной. Согласно Стандартной модели, длина диполя электрона не   превышает 10-38   сантиметра. Так для объяснения некоторых явлений, которые не могут быть описаны в рамках Стандартной модели, у нее существуют есть такие дополнения (в   частности, теория суперсимметрии), которые   предполагают, что дипольный момент у   электрона, возьмите хоть и очень маленький, но все   же есть. Если эти гипотезы верны, так длина электрического диполя электрона составляет от   10–30   до 10–27   сантиметра.

Верней всего определить дипольный момент электрона сейчас можно с помощью исследования вращающихся пучков нейтральных атомов и молекул. К настоящему моменту при измерении дипольного момента электрона физикам посчастливилось достичь точности около 10−29. При этом ни в одном из экспериментов (до поры) до времени не удалось измерить отличие дипольного момента от нуля   и получить статистически достоверные показатели, подтверждающие теорию суперсимметрии.

Ловушка молекулярных ионов для измерения дипольного момента электрона.   JILA

Американские физики предложили новоявленный метод для измерения свойств электрона с   помощью фиксации полярного иона в   ионной ловушке. В   качестве объекта исследования они использовали полосатый ион HfF+   в   ионной ловушке. Величину и скорость вращения электрического и магнитного полей в таковой ловушке ученые подбирали таким образом, чтобы ионы удерживались в ловушке и при этом выстраивались вдоль линий полина. В такой системе, измеряя с   помощью электронного спинового резонанса разницу между магнитными уровнями вращающегося иона, имеется возможность определить электрический дипольный момент электрона.

Схема и принцип работы установки с целью измерения дипольного момента электрона с помощью захвата молекулярного иона. W. B. Cairncross et al./ Physical review Letters,   2017

Основным достоинством в таком роде системы является возможность достаточно долго удерживать ион в ловушке, собирая статистику. В данном случае ион фторида гафния физики смогли фиксировать в ловушке в дух 700   миллисекунд. В результате удалось получить около 360   часов данных, в которые содержали сильнее тысячи измерений дипольного момента.

Измеренный таким образом электрический дипольный не уходи оказался равен примерно 10−29 заряда электрона на   сантиметр. Систематическая накладка превышает это значение в   2   раза, а   статистическая погрешность   — в   восемь. С учетом погрешности верхняя порог измеренного значения составила около 10–28. Полученное значение подтвердило таким образом несомненность измерений другими методами. По словам физиков, с помощью предложенной методики еще в ближайшее время можно будет увеличить точность измерений и получить окончательный опровержение о верности гипотезы суперсимметрии.

Благодаря бурному развитию инструментальных методов, такие размер элементарных частиц, как форма и   размер, постоянно удается уточнять. Например, у радиуса протона была обнаружена некоторая обтекаемость, и при измерениях в разных частицах ученые регистрировали разные значения. А совсем приставка ново-: новобрачный ученые объяснили   этот эффект квантовой интерференцией.

Автор: Александр Дубов