Elektron v experimentu v podobě oblaku virtuálních částic. Kredit: Nicole Fuller / NSF.

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.

Gerald Gabrielse. Kredit: Northwestern University.

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.

Experiment ACME. Kredit: ACME EDM.

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.