電子は「ほぼ完全な球体」:Nature論文
http://wiredvision.jp/news/201105/2011052721.html
水素原子の電子軌道を、確率密度を色づけした断面図で表したもの
(今回の研究の画像ではありません)。画像はWikimedia
電子の動きをレーザーで観測することにより、電子がほぼ完全な球体をしている
ことが明らかになったとする研究結果が発表された。
正確に言えば、電子と完全な球体との差は0.000000000000000000000000001センチ
未満にすぎない。わかりやすく言うと、1個の電子を太陽系の大きさにまで拡大した
場合の形でも、完全な球体と比べて、人間の髪の毛1本分の幅ほどしか歪んで
いないことになる。
インペリアル・カレッジ・ロンドンの研究チームは、フッ化イッテルビウム
の分子を
対象とした研究で、電子の動き、とくに電子がスピンしているときに生じる揺れを
レーザーで測定した。ところが、そのような揺れは観測されなかったことから、
電子が現在測定可能な精度において完全な球体
をしている と考えられるわけだ。
[論文はNatureに掲載
]
次のステップは、分子の温度を極限まで下げてその動きを制御するという新しい
手法 を用いて、精度をさらに高めることだ。その研究結果は、反物質 、とくに
陽電子 (電子と同じふるまいをするが、反対の電荷を持つ粒子)の研究にとって
重要なものとなる。
もし、さらに大きな差を見つけることができれば、宇宙で発見される反物質の数が、
理論的に予測されるよりはるかに少ない理由が説明できるようになるかもしれない
という。 [日本語版:ガリレオ-佐藤 卓]
WIRED NEWS 原文(English)
By Duncan Geere, Wired UK
A 10-year study has revealed that the electron is very spherical indeed.
To be precise, the electron differs from being perfectly round by less than 0.000000000000000000000000001 cm. To put that in context; if an electron wasthe size of the solar system , it would be out from being perfectly round by less
than the width of a human hair.
The Imperial College team behind the research, which was conducted on molecules
of ytterbium flouride , used a laser to make measurements of the motion of
electrons, and in particular the wobble they exhibit when spinning. They observed
no such wobble, implying that the electron is perfectly round at the levels of
precision available, reflected in the figure above.
The co-author of the report describing the research, Jony Hudson,
said: “We’re
really pleased that we’ve been able to improve our
knowledge of one of the basic
building blocks of matter. It’s been a
very difficult measurement to make, but this
knowledge will let us improve our theories of fundamental physics. People are often
surprised
to hear that our theories of physics aren’t ‘finished’, but in truth
they
get constantly refined and improved by making ever more accurate
measurements
like this one.”
The next step is to up that precision level even further, using new methods to cool
the molecules
to extremely low temperatures and control their motion. The results
are important in the study of antimatter
,
and particularly the positron — which
should behave identically to the
electron but with an opposite electrical charge.
If more differences can
be found, it could help to explain why far less antimatter
has been discovered in the universe than predicted by theory.
Image: Lawrence Rayner
/Flickr Source: Wired.co.uk







