科學家新發現:電子是幾近完美的球形

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【大紀元2011年06月19日訊】(大紀元記者李成俊編譯報導)倫敦帝國理工學院(Imperial College London)的研究者在精密地測量過電子的形狀後發現,它幾乎是一個幾近近乎完美的球形。拿純粹的圓形與電子相比,中間的差值僅小於10的負27次方公分(0.000000000000000000000000001公分)。

簡單的說,這意味著如果一個電子被放大至太陽系大小時,它仍將是一個誤差值不超過頭髮絲粗細的圓。

帝國學院冷物質(Cold Matter)中心物理學家的物理學家,研究電子內部微粒—氟化鐿(ytterbium Fluoride)。施加電場,並利用鐳射技術測量這些電子的運動狀況,每次測量耗時僅千分之一秒。試圖找出電子在運動中是否呈現出顯著的晃動,晃動越小,電子就越圓。有晃動則顯示電子並非完美的圓,分子形狀將會是扭曲、變形的。研究團隊在10年的研究中並沒有發現不完美的情況。

這項研究結果對於「反物質研究」很重要。反物質(antimatter),是種難以捉摸的東西;其表現與普通物質相同,但電荷卻相反。比如:帶負電子的反物質是帶正電荷的反電子,稱為陽電子(positron)。了解電子的形狀可以協助我們理解正電子如何表現以及反物質與物質有何差異。

該大學物理系教授哈得森(Jony Hudson)表示:我們真的很高興能改善我們對於物質本質上的知識。 那是一種非常難進行的測量,不過這項知識將能讓我們提升我們物理的基礎理論。人們聽見我們的物理理論仍「未完成」時,常感到驚訝;但平心而論,它們不斷透過像這樣更加精確的測量而獲得持續性地精鍊與改善。

根據目前公認的物理學定律,「大爆炸」(Big Bang)所創造出來的反物質與普通物質一樣多。

然而,自1928年諾貝爾獎得主迪拉克(Paul Dirac)在宇宙射線(cosmic ray)以及某些放射性物質的來源中首度發現反物質來,其被發現的數量相當稀少。帝國學院的冷物質中心藉由尋找物質與反物質的行為中還沒被觀察到的微小差異,試圖解釋為何反物質這麼少。

研究者發現,若電子不圓,將可以證明明反物質與物質的行為,比物理學家先前所認為的差異更大。也就是說,這能解釋所有的反物質如何從宇宙中消失,只留下普通物質。

共同研究作者以及冷物質中心主任漢斯(Edward Hinds)教授表示:整個世界幾乎全由正常的物質構成,反物質蹤跡則微乎其微。

天文學家即使朝可見宇宙邊緣望去,也只看見物質,而沒有大批藏匿的反物質。物理學家並不知道所有的反物質發生了什麼事,不過這項研究能幫助我們證實或排除某些可能的解釋。”

該研究發表於《自然期刊》上。

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