Standardní model, na kterém stojí dnešní částicová fyzika, popisuje základní částice a síly, které tvoří náš vesmír. Je to matematický popis reality a ještě žádné experimenty tento popis závažným způsobem nezpochybnily. Na druhou stranu, právě neotřesitelnost Standardního modelu řadu odborníků vlastně děsí.
Jak říká Gerald Gabrielse z americké Northwestern University, Standardní model ve své současné podobě nemůže být kompletně správný a vyčerpávající. Některé známé jevy, jako je třeba temná hmota, do něho tak úplně nepasují. Gabrielse a jeho kolegové z týmu ACME Collaboration, který pracuje na projektu Advanced Cold Molecule Electron (ACME) Electric Dipole Moment Search, podrobují Standardní model testům a snaží se ho ještě vyjasnit. Třeba tím, že smetou alternativní teorie. Jejich nejnovější výzkum teď publikoval časopis Nature.
Celá řada alternativních modelů předpovídá, že elektron, čili jeho elektrický náboj, který vypadá, že by měl mít kulatý tvar, vlastně úplně kulatý není. Jedním z takových modelů je třeba supersymetrie. Podle této teorie by doposud neznámé supersymetrické částice měly ovlivňovat tvar elektronu, který by pak nebyl perfektně kulatý. Takové narušení kulatého tvaru elektronu by mohlo být jenom velmi nepatrné. Fyzici se snaží tvar elektronu detailně zkoumat a musejí to dělat hodně pečlivě.
Gabrielse a jeho kolegové nedávno prostudovali tvar elektronu s doposud nevídanou přesností. Přes veškerou snahu jim vyšlo, že elektron je skutečně perfektně kulatý. Kdyby našli byť i jenom malou odchylku od sférického tvaru, tak by se otřásl celý fyzikální svět. To se ale nestalo, takže globální fyzikální komunita může zůstat v klidu. Standardní model stále pevně drží ve svých základech.
Tým experimentu ACME, velmi stručně řečeno, zkoumá tvar elektronu tak, že střílí paprsek molekul oxidu thornatého ThO, a pak měří záření, které tyto molekuly emitují. Zmíněné molekuly k tomu jsou obzvláště vhodné, protože jsou extrémně polární. Veškerá měření v experimentu ale i tentokrát ukázala, že elektron je kulatý.
Je to již po několikáté, přičemž experiment ACME neustále vylepšuje své přístroje a citlivost měření. Jejich současná aparatura je tak přesná, že se to vzpěčuje běžnému chápání. Pro představu, kdyby byl elektron velký jako planeta Země, tak by s přesností experimentu ACME bylo možné zjistit výchylku centra takového planetárního „elektronu“ o vzdálenost milionkrát menší, než je tloušťka lidského vlasu.
Gabrielse a další to nevzdávají. Budou i nadále měřit nepředstavitelně malé odchylky kulatého tvaru elektronu. Stále přesněji a přesněji. Elektron zatím ale stále zůstává perfektně kulatý. A Standardní model zůstává neúplný a my stále nevíme proč.
Video: ACME Experiment
The ACME Search for the Electron EDM
Literatura
Northwestern University 17. 10. 2018, Nature 562: 355–360.
Poznámka redakce
K tomuto tématu se brzo vrátíme podrobnějším článkem.
Svůdné křivky elektronu zatápějí supersymetrii
Autor: Stanislav Mihulka (28.12.2013)
Model SMASH řeší pět klíčových problémů fyziky najednou
Autor: Stanislav Mihulka (30.10.2016)
Záhadné částice vylétající z antarktického ledu by mohly otřást fyzikou
Autor: Stanislav Mihulka (27.09.2018)
Diskuze:
Jiri Naxera,2018-10-21 00:30:19
mě to prostě uřízlo od < :-(
...Podařilo snížit limit z 9.4E-29 e.cm na 1.1E-29 e.cm. Ani v originálním abstraktu nic o kulatosti není https://www.nature.com/articles/s41586-018-0599-8
EDM a kulatost?
Jiri Naxera,2018-10-21 00:27:20
Prosím, proč se píše o kulatosti elektronu, když měřenou veličinou je elektrický dipólový momentm, který se podařilo zpřesnit z
Re: EDM a kulatost?
Richard Pálkováč,2018-10-21 08:58:45
Asi hodnota toho momentu je rovnaka (v danych medziach presnosti merania) v gulatom priestore okolo elektronu. Avsak z principu nasej prirody vyplyva, ze nic nemoze byt absulotne gulate, rovnomerne , homogenne, symetricke, to ja povazujem za axiomu, aj ked pripustam, ze ta "nutnost nesymetrie" sa objavi az u nekvantoveho sveta, teda ked posobenie okoliteho prostredia na castice sa stava urcujucim.
Re: EDM a kulatost?
Marek Vacha,2018-10-21 09:45:02
Modely elektronu o nich uvažovaly jako o bodových entitách. To se teď mění. Sféričnost připodobněná ke kulovitosti, je daň popularizaci, která se snaží nezabřednout do spinových stavů, nenulových momentů. Pod článkem se uvádí, že se k tématu ještě vrátí. Tak uvidíme.
Re: Re: EDM a kulatost?
Jiri Naxera,2018-10-21 14:06:56
No prave ze "bodovost" v ramci priblizeni se nemeni, jednak ten moment tam je maly nebo zadny, tak neni treba uvazovat o rozmerech, druhak ten bod kdyz uz nic jineho tak "rozmaze" uz renormalizace.
A zavest maly elektricky dipolek by IMHO slo i v ramci populrizace, uz proto ze malinkej plus a minus kousek od sebe v podstate dost presne vypovida o co jde, zatimco "kulatost" nedava smysl a je krajne matouci (zvlast kdyz si vetsina laiku mlhave pamatuje s orbitaly z chemie).
(1loop a 2loop vlivy, chiralita pripadne poruseni CP symetrie uz by to asi komplikovalo moc, ale minimalne formulace stylu "SUSY pripadne GUT teorie se obecne projevi tim, ze se elektron krome elektrickeho naboje se zacne chovat i jako malinky dipolek (kladny a zaporny naboj od sebe vzdaleny), pricemz byly provedenym merenim vylouceny prispevky hypotetickych supersymetrickych castic o energiich v radu TeV a nize" urcite neni matouci ani pro laika)
BTW krychlovej elektron, ac totalne nekulaty, by mel taky nulovej dipolovej moment, jen tak na okraj ;-)
Re: Re: Re: EDM a kulatost?
Marek Vacha,2018-10-21 16:03:06
Zpráva vydaná Northwestern University pro širokou veřejnost: In a new study, researchers at Northwestern, Harvard and Yale universities examined the shape of an electron's charge with unprecedented precision to confirm that it is perfectly spherical....
A mají to bez uvozovek. Počkejme si co z toho tady tím podrobnějším rozborem vyoslí :)
Re: Re: Re: Re: EDM a kulatost?
Jiri Naxera,2018-10-21 16:20:51
Mezi teoretiky se uz vyoslilo https://arxiv.org/abs/1810.07736 (anglicky, ale celkem pristupne)
Jednoznacne stoji za to si precist.
Re: Re: Re: Re: Re: EDM a kulatost?
Milan Krnic,2018-10-21 16:36:04
OMG
Spoiler:
"In summary, we believe that any future nonzero electron EDM measurement would have pro-found and exciting implications for particle physics. It would immediately provide a much stronger case for pursuing new high energy colliders, and would guarantee that we have more to learn about the fundamental laws of nature."
A já už myslel, že víme všechno :-)
Re: Re: Re: Re: Re: Re: EDM a kulatost?
Jiri Naxera,2018-10-21 18:15:34
To zdaleka ne. Nejvetsi problem soucasne fyziky (asi pulstoleti) je ze vime "vsechno" s obrovskou presnosti o tom, co jde pozorovat (OTR + Standardni model), ze to vubec ani trochu nenapovida o tom, co je "za tim" (fundamentalni teorie, ToE, ...)
Jsou tu v podstate jedine tri obrovske fundamentalni problemy (temna hmota, kosmologicka konstanta, teoreticka nekompatibila mezi Yang-Mills teoriemi a OTR) od kterych se lze odrazit, ale ktere zrovna moc nerikaji, zbytek jsou jen "drobnosti" (jako mereni v kvantovce, nebo ne zcela pochopene YM teorie i kdyz "to vychazi", mass gapp etc., )
Takze dnes je aktualni tema najit experimentslne jakoukoli (dalsi) odchylku od SM, ktera by naznacila kterym smerem jit dal.
Particle desert je asi nejhorsi predstavitelny scenar, ktery nam mohla priroda pripravit.
Proč by nutně musela být
Pavel Nedbal,2018-10-21 19:18:49
nějaká "nová fyzika" proč myslíte, že by se měl zopakovat scénář z konce 19. století, kdy se myslelo, že fyzika je úplná? Co když je SM opravdu úplný popis, a temná hmota je jen dosud nepozorovaná hmota, kosmologická konstanta a temná energie jen fata morgana? Teď bych od částicových výzkumníků po 50 letech už čekal spíš nějaký prakticky použitelný výsledek. První polovina dvacátého století byla mnohem plodnější.
Re: Proč by nutně musela být
Milan Krnic,2018-10-21 19:57:24
A máte Pavle nějaký návrh, na co se zaměřit, abychom se pohnuli?
Já zastávám průzkum co nejvzdálenějšího našeho vesmírného okolí sondami, kdy zatím nejlépe vypadají ty malinké plachetnice (když atomovky nikdo obětovat nechce). Např. proto, že když sondy narazí na plochu naší nádoby, bude hned jasné, na čem jsme :)
Re: Proč by nutně musela být
Jiri Naxera,2018-10-22 11:31:57
"Co kdyz je SM uplny popis?"
Tak mi podle SM reknete, co se stane, kdyz srazite dva tauony (napr. nebo jakoukoli jinou nekompozitni castici) s energii 10^20 GeV.
Nebo ekvivalentne, zkuste popsat podle SM (ne)vyparovani Planckovske cerne diry.
Nebo co se (kvantove) deje s hmotou ktera spadla do cerne diry v blizkosti singularity?
Nebo jak nejaky objekt v superpozici pritahuje gravitacne testovaci castici? A co se zmeni pri pozorovani?
Tyhle tri otazky (ctvrta je jedina snad technicky dostupna experimentalne v blizke budoucnosti, protoze nevyzaduje urychlovac velikosti stovek svetelnych let) nejsou jen technicky problem, jsou to jasne duvody, proc je SM neuplny.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: EDM a kulatost?
Milan Krnic,2018-10-21 19:51:56
Byla to legrace, proto ten smajlík. Je jasné, že vše nevíme, a nikdy vědět nebudeme. Proto je vtipné to, co oni uvádějí.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
