电子近乎完美的圆度对新物理学意味着什么

一项新的测量显示，电子仍然是近乎完美的圆形。更压缩的形状可能暗示了从未见过的亚原子粒子的存在，因此这个结果阻碍了对新物理学的探索。

电子的形状是由粒子内部正负电荷的分布形成的。关于粒子如何运动的最好的理论，被称为粒子物理学的标准模型，认为电子应该保持其圆形的形状几乎完美。

但一些理论认为，电子外部假设的亚原子粒子会在正电荷和负电荷之间产生轻微的分离，使电子呈梨形。这种电荷分离被称为电偶极矩(EDM)。寻找电子电火花可以揭示出在标准模型中不存在的粒子是否在电子周围未被探测到。

现在，位于哈佛大学的高级冷分子电子电偶极矩，或称ACME，搜索，以有史以来最精确的方式探测电子的电火花——并且仍然没有发现平滑的迹象，团队在10月17日的《自然》杂志在线报道。

这一发现将研究小组最后的最佳测量结果(SN Online: 12/19/13)提高了10倍，找到了电子电荷为10-29厘米的EDM。耶鲁大学物理学家大卫·德米尔是ACME研究小组的成员之一，他说，这就好像电子是一个地球大小的球体，你从北极刨去的距离不到两纳米，然后把它贴到南极。

这一结果可能会让位于日内瓦附近欧洲核子研究中心实验室的大型强子对撞机(lhc)更难找到标准模型之外的新物理迹象。大型强子对撞机以高速将质子等粒子撞击在一起，以产生新的粒子并探测它们的特性。物理学家们想要找到不在标准模型中的粒子的迹象，因为这个理论不能解释宇宙的一些关键特征，比如为什么物质多于反物质。但到目前为止，大型强子对撞机还是空空如也(SN: 10/1/16，第12页)。

新的测量结果表明，任何额外存在的粒子都可能永远超出LHC的能力范围。

德米尔的团队试图让一氧化碳分子中的电子在电场中翻腾，就像梨在重力作用下翻腾一样，以测试新粒子的存在。没有一个粒子被推翻，因此研究小组计算出任何可能扭曲电子形状的新粒子必须携带超过3万亿电子伏——是LHC碰撞产生的粒子能量的两倍。

“我们现在已经超过了大型强子对撞机所能看到的，”DeMille说。“对这些实验来说，这确实是一个门槛。”

对于大型强子对撞机来说，有一种解决方法:ACME的计算假定对宇宙中物质和反物质的区别有一定的解释。如果这个假设不成立，那么新的粒子可能足够轻，LHC可以产生它们。但是我们也无法解释为什么物质支配反物质。

大型强子对撞机(LHC)的后继设备，即未来的圆形对撞机，一旦建成，其能量将达到如此之高。但西雅图华盛顿大学的物理学家布伦特·格兰纳(Brent Graner)没有参与这项新研究。

“做电火花实验的真正好处是，如果你确实看到了我们目前能探测到的东西，这是新物理学的一个真实、明确的标志，”Graner说。

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