科学家刚刚完成了对电子偶极矩的“最精确的测量”

科罗拉多大学的科学家们已经对电子内部电荷分离的潜在大小，或其电偶极矩（EDM）设定了迄今为止最严格的限制。

虽然，这并不意味着我们知道这个大小是多少，或者它是否真的存在，但它可以帮助我们排除一些解释宇宙为什么不仅仅是一个空白空间的想法。

这是用于实验的实验真空室。

这个谜团涉及到宇宙中物质和反物质的平衡 ——具有非常相似的性质的粒子，但它们在特定方面是镜像的，包括它们的电荷状态。问题是：粒子物理学的标准模型预测我们周围的物质和反物质数量相等，但事实似乎并非如此。

不仅如此，物质和反物质粒子还会相互湮灭，所以，我们能熬过大爆炸真是个奇迹。因此，可以得出结论，标准模型是部分不完整的，还有其他的粒子和粒子之间的相互作用，我们还没有发现。

这让我们回到了电子的永久电偶极矩（EDM）问题。这种测量可以帮助发现缺失的物质，因为它表明对称性的破坏 —— 也许物质和反物质没有完全对立到足以完全相互抵消。

研究人员在他们发表的论文中写道：“我们宇宙中物质和反物质的不平衡，为寻找违反电荷宇称对称性的未发现粒子提供了令人信服的动力。我们提出了迄今为止最精确的 EDM 测量方法，使用的是限制在分子离子中的电子，受到巨大的分子内电场的影响，并且相干演化长达3秒。”

你可以看到室内的离子阱电极。

这个极其复杂的实验装置包括磁场、激光、微波和射频场，可以仔细控制和测量电子。最终，EDM的上界是之前的2.4倍，是标准模型预测的10亿倍左右。

从本质上讲，电偶极矩（EDM）显示了电荷的分离 —— 电子的电荷不是一个单一的、完美的中心点，而是略微拉伸的。在这个额外的空间里，我们可能会找到答案，为什么物质比反物质多，为什么这些相反的粒子没有相互抵消。

用专业术语来说，这代表了时间对称违反（TSV）。通常在物理学中，按下一个过程的“倒带”，看起来就像是时间向前运行活动的反转。它们应该在各个方面看起来都一样，使时间对称。

当某些方面反过来后看起来不同时，就会发生冲突。虽然，有已知的违反时间对称性的例子，但没有一个重要到足以解释一种物质比另一种物质占优势的原因。

电子的 EDM 将是时间对称违反的标志，如果足够大，可能会解释物质与其“反向”孪生体之间的不匹配。

虽然，这个谜团还没有被解开，但我们正在通过寻找可能是关键的最微小的不对称，来接近一个解释 —— 而精确地了解电子的永久EDM将是至关重要的。

这项研究发表在《科学》杂志上。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！