Физики нашли новый метод доказать «некруглость» электрона

Группа американских физиков предложила новую схему для измерения электрического дипольного момента электрона. Подробности метода, который может помочь в разрешении одной из фундаментальных проблем физики, приведены в журнале Science. Кратко о работе специалистов университетов Канзаса и Колорадо, а также Национального института технологических стандартов (NIST) сообщает официальный сайт NIST.

Электрический дипольный момент характеризует объекты, внутри которых заряд распределен неравномерно: простейшим примером такой системы является диполь, комбинация положительного и отрицательного заряда. В классической электродинамике у электрона не должно быть дипольного момента, но в рамках Стандартной модели это неверно. Современная физика предсказывает наличие у электрона ненулевого электрического дипольного момента, причем эта величина должна быть очень невелика, всего порядка 10-38 зарядов электрона на сантиметр (дипольный момент это произведение заряда на расстояние) согласно большинству оценок.

Чтобы убедиться в справедливости теоретических предсказаний или, напротив, опровергнуть их, физики уже предложили несколько вариантов измерения дипольного момента, но ни один из этих методов не дал требуемой точности. Предложенная в новой работе схема основана на исследовании помещенных в электромагнитное поле ионов фторида гафния.

Ион фторида гафния физики помещали в электромагнитное поле. Изменение ориентации магнитного и электрического полей заставляло ион разворачиваться в определенном направлении за счет наличия у него как магнитного, так и электрического момента. При этом исследователи отмечали сдвиг уровней энергии (за счет эффекта Штарка и эффекта Зеемана), к которому должен присовокупиться сдвиг из-за наличия у электронов дипольного момента. Как утверждают физики, схема с ионной ловушкой пока не побила рекорды точности, но, как считают разработчики, способна в принципе обеспечить лучшие показатели по сравнению с аналогами.

Манипуляции с ионами внутри магнитных ловушек, как отмечается в статье, важны не только в контексте конкретного эксперимента. Изолированные ионы используются для исследования квантовых систем и рассматриваются учеными как возможная основа квантовых вычислительных систем.