"Стандартна модель в її нинішньому вигляді не може бути правильною, тому що вона не пояснює, чому існує Всесвіт, - каже Джеральд Габріельс, професор фізики Ради піклувальників Північно-Західного університету.
Ідеально круглий
Стандартна модель (СМ) описує сімнадцять відомих фундаментальних частинок та їхню взаємодію, а також пророкує їхню поведінку та взаємодію.
Фізики, щоправда, не дуже люблять говорити, що СМ - це абстрактна математична картина реальності, хоча жоден лабораторний експеримент, проведений досі, не суперечить їй.
"Ми повинні бути дуже обережними, роблячи припущення про те, що ми наближаємося до розгадки таємниці, але в мене є велика надія, що ми наближаємося до неї на високому рівні точності", - стверджує Габріельс.
У своєму дослідженні вчені з Північно-Західного, Гарвардського та Єльського університетів вивчили заряд електрона з безпрецедентною точністю, маючи намір підтвердити його ідеально сферичну форму. Злегка сплюснутий заряд міг би вказувати на присутність невідомих, важких частинок, які важко виявити, - відкриття, яке потенційно могло б вразити світову спільноту фізиків.
Вважається, що електрон обертається навколо ядра атома і своєї осі, в той час як хмара інших субатомних частинок постійно випускається і поглинається. Кілька гіпотез передбачають, що частинки, поки що не виявлені, змусять хмару виглядати злегка грушоподібною.
Але дослідники побачили ідеально круглу сферу, що говорить про те, що деякі типи нових частинок - якщо вони взагалі існують - мають властивості, відмінні від тих, яких очікували теоретики.
"Якби електрон був розміром із Землю, ми могли б визначити, що центр Землі зміщений на відстань у мільйон разів меншу за людську волосину, - пояснює Габріельс. - Ось наскільки чутлива наша апаратура".
"Виправлення" Стандартної моделі
Намагаючись "виправити" Стандартну модель, багато альтернативних теорій пророкують, що удавана однорідною сфера електрона насправді асиметрично стиснута.
Одна з них - суперсиметрична модель - передбачає, що невідомі важкі субатомні частинки впливають на електрон, змінюючи його ідеально сферичну форму - електричний дипольний момент.
Ці невідкриті, важчі частинки можуть бути відповідальні за деякі з найяскравіших загадок Всесвіту і, можливо, пояснити, чому Всесвіт складається з матерії, а не з антиматерії.
"Майже всі альтернативні теорії говорять, що заряд електрона цілком може бути зменшений, - пояснює Габріельсе. - Ось чому ми вирішили подивитися на це з більшою точністю, ніж будь-коли раніше".
Переосмислення альтернативних теорій
У 2014 році команда провела такий самий вимір за допомогою простішого апарату. Завдяки використанню вдосконалених лазерних методів і різних лазерних частот, нинішній експеримент виявився на порядок чутливішим, ніж його попередник.
Габріельс, Демілл, Дойл та їхня команда планують продовжувати налаштовувати свої прилади, щоб робити дедалі точніші вимірювання. Поки дослідники не знайдуть доказів зворотного, кругла форма електрона і таємниці Всесвіту залишаться таємницями.
