เครื่องตรวจจับขนาดเท่าอาคารสำนักงานสร้างข้อมูลหลายเทราไบต์สำหรับนักฟิสิกส์ในการกรองเพื่อค้นหาร่องรอยของอนุภาคชนิดใหม่ที่เข้าใจยาก แต่ยังมีการค้นหาฟิสิกส์ใหม่ๆ อีกประเภทหนึ่งที่กำลังดำเนินการอยู่เช่นกัน คราวนี้ในห้องแล็บอะตอม-ฟิสิกส์ นักทดลองเหล่านี้ใช้เครื่องมือที่มีขนาดไม่เกินสองสามเมตรและมีพลังงานน้อยกว่าอุปกรณ์ LHC ถึงล้านล้านเท่า พยายามตรวจจับอนุภาคใหม่ด้วย
โดยการวัดค่า
อีดีเอ็ม ของอิเล็กตรอน ตรรกะเบื้องหลังการค้นหาของพวกเขาคือภายใต้แบบจำลองมาตรฐานพื้นฐาน EDM อิเล็กตรอนที่ตรวจจับได้เป็นสิ่งต้องห้าม ดังนั้น การค้นหา EDM ขนาดเล็กแต่จำกัดจะบ่งชี้ว่า ต้องการการแก้ไข ซึ่งจะเป็นการเปิดประตูสู่ “อนุภาคเสมือน” ระดับใหม่ จากมุมมองของการทดลอง
งานนั้นไม่ง่ายเลย คุณจะวัดสิ่งที่เกือบจะเป็นศูนย์แต่ไม่ถึงศูนย์ได้อย่างไร อย่างไรก็ตาม การค้นหา EDM เหล่านี้อาจเป็นโอกาสที่ดีที่สุดของเราในการค้นพบฟิสิกส์ใหม่ๆ จนกว่า LHC จะบรรลุศักยภาพสูงสุด และอาจมากกว่านั้น กฎและข้อยกเว้นตัวอย่างที่คุ้นเคยที่สุดของไดโพลคือแม่เหล็ก
หากคุณวางแท่งแม่เหล็กทั่วๆ ไป เช่น เข็มทิศ ในสนามแม่เหล็ก ขั้วเหนือและขั้วใต้จะอยู่ในแนวเดียวกันกับสนามแม่เหล็ก ในทำนองเดียวกัน ไดโพลไฟฟ้าสามารถสร้างขึ้นได้โดยการวางวัตถุที่มีประจุตรงข้ามกันสองชิ้นไว้ใกล้กัน โมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าd e ของระบบอย่างง่าย นี้เท่ากับขนาดของประจุqคูณด้วย
ระยะการแยกประจุr , คือd e = qr เช่นเดียวกับไดโพลแม่เหล็ก ไดโพลไฟฟ้ามีทิศทาง (ทั้งrและd eเป็นเวกเตอร์) และมีแนวโน้มที่จะจัดแนวตัวเองกับสนามไฟฟ้าที่ใช้ สำหรับอนุภาคมูลฐานd eวัดเป็นe cm โดยที่eคือประจุของอิเล็กตรอน (1.6 × 10 –19 C) นักฟิสิกส์ทราบกันมาตั้งแต่ทศวรรษที่ 1920
ว่าอิเล็กตรอนมีพฤติกรรมเหมือนไดโพลแม่เหล็ก เนื่องจาก “สปิน” หรือโมเมนตัมเชิงมุมในตัวของมัน (อิเล็กตรอนไม่ได้หมุนอย่างแท้จริง แต่การเปรียบเทียบกับลูกบอลประจุไฟฟ้าที่หมุนอยู่นั้นมีประโยชน์) อย่างไรก็ตาม ในฐานะอนุภาคมูลฐาน อิเล็กตรอนไม่ควรมีโมเมนต์ ไดโพล ไฟฟ้า ถาวร อย่างน้อยที่สุด
ก็ไม่เป็นไปตาม
รูปแบบที่ง่ายที่สุดของ รุ่นมาตรฐาน การไม่มี EDM ของอิเล็กตรอนเป็นผลมาจาก “สมมาตรแบบย้อนเวลา” ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานของฟิสิกส์ที่ถือว่าปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพควรมีลักษณะเหมือนกันหากทิศทางการไหลของเวลากลับกัน เพื่อทำความเข้าใจว่าเหตุใด EDM ถาวรสำหรับอิเล็กตรอน
จึงละเมิดสมมาตรการย้อนเวลา ให้พิจารณาภาพอิเล็กตรอนของเราว่าเป็นลูกบอลประจุขนาดเล็กที่หมุนวน ประจุที่หมุนวนจะทำหน้าที่เหมือนกระแสวนเล็ก ๆ และสร้างโมเมนต์ไดโพลแม่เหล็กตามแนวแกนหมุน (ลูกศรสีน้ำเงินในรูปที่ 1a) ในการผลิต EDM เราต้องบิดเบือนการกระจายประจุของอิเล็กตรอน
เล็กน้อย โดยสร้างไดโพลไฟฟ้าตามแกนหมุน (ลูกศรสีแดงในรูปที่ 1b) เมื่อเราย้อนเวลา เราจะย้อนกลับการหมุนของลูกบอล และดังนั้นทิศทางของไดโพลแม่เหล็ก แต่การกระจายประจุไม่เคลื่อนที่ ดังนั้นไดโพลไฟฟ้าจึงไม่เปลี่ยนทิศทาง ดังนั้น เมื่อเวลาผ่านไป ไดโพลทั้งสองจะชี้ไปในทิศทางเดียวกัน
แต่เมื่อเวลาผ่านไป ไดโพลทั้งสองจะชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม (รูปที่ 1c) สิ่งนี้ละเมิดความสมมาตรของการย้อนเวลาอย่างชัดเจน อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับกฎอื่นๆ มีข้อยกเว้นสำหรับสมมาตรแบบย้อนเวลา แบบจำลองมาตรฐานรุ่นที่ซับซ้อนกว่านี้อนุญาตให้มีการละเมิดการย้อนเวลาได้ โดยมีเงื่อนไข
ว่าพฤติกรรมของอนุภาคจะไม่สมมาตรเช่นกัน เมื่อมีการกลับประจุของอนุภาคและเปลี่ยน “ซ้าย” และ “ขวา” สิ่งนี้เรียกว่าการละเมิดความสมมาตรของประจุ-พาริตี (CP) เรารู้ว่าการละเมิด CP จะต้องเกิดขึ้น เพราะเราสังเกตเห็นความไม่สมมาตรที่ชัดเจนระหว่างสสารและปฏิสสารในเอกภพที่มองเห็นได้
ตัวอย่างเช่น เราสังเกตเห็นอิเล็กตรอนมากกว่าโพซิตรอน ดังนั้นโลกที่ประจุของพวกมันพลิกกลับจะดูแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ดังนั้น ในทางตรรกะ การละเมิดการย้อนเวลาจะต้องเกิดขึ้นด้วย และทำให้อิเล็กตรอนมีโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าถาวรเพียงเล็กน้อย
แต่เล็กแค่ไหน?
ขนาดของอิเล็กตรอน EDM สามารถคำนวณได้โดยพิจารณาอันตรกิริยาที่เกิดขึ้นชั่วขณะระหว่างอิเล็กตรอนกับ “อนุภาคเสมือน” ที่ปรากฏขึ้นจากพลังงานสุญญากาศของพื้นที่ว่างและหายไปก่อนที่จะสามารถวัดได้โดยตรง ปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคเสมือนเหล่านี้บางส่วนละเมิดสมมาตรแบบย้อนเวลา
ดังนั้นแบบจำลองมาตรฐานจึงทำนาย ได้สูงสุด 10 –39 e cm นี่ยังน้อยเกินไปที่จะวัดได้ อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีส่วนใหญ่ที่นอกเหนือไปจาก จะแนะนำอนุภาคชนิดใหม่ๆ ที่ละเมิดสมมาตรแบบย้อนเวลาได้ง่ายกว่า ทฤษฎีดังกล่าวคาดการณ์ว่า EDM ของอิเล็กตรอนจะมีขนาดใหญ่กว่านี่ใหญ่พอที่เราจะตรวจจับได้
หากมี EDM อิเล็กตรอนที่ไม่เป็นศูนย์ เราจะวัดได้อย่างไร อีกครั้ง เป็นประโยชน์ในการวาดเปรียบเทียบกับพฤติกรรมของอิเล็กตรอนเป็นไดโพลแม่เหล็ก ในกลศาสตร์ควอนตัม สปินของอิเล็กตรอนมีสองสถานะที่ไม่ต่อเนื่องกัน คือ “ขึ้น” และ “ลง” เนื่องจากพลังงานของไดโพล de_pends ในทิศทางของมัน
เมื่อเทียบกับสนามแม่เหล็ก สถานะสปินทั้งสองนี้มีพลังงานต่างกันเล็กน้อยในสนามแม่เหล็ก: อิเล็กตรอนที่มีสปินอยู่ในแนวเดียวกับสนามจะมีพลังงานต่ำกว่าสถานะที่มีสปินตรงข้ามกันเล็กน้อย ไปที่สนาม ความแตกต่างของพลังงานนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในระดับพลังงานของอิเล็กตรอน
ในอะตอม ทำให้พลังงานของอะตอมบางสถานะเปลี่ยนไป และทำให้สถานะพลังงานเดี่ยวบางสถานะแตกออกเป็นสองสถานะที่แตกต่างกัน ในทำนองเดียวกัน เมื่ออยู่ในสนามไฟฟ้า อิเล็กตรอนที่มี EDM ขนาดเล็กจะมีพลังงานต่ำกว่าเล็กน้อยเมื่อไดโพลอยู่ในแนวเดียวกับสนามมากกว่าเมื่อไดโพลอยู่ตรงข้ามกับสนาม อย่างไรก็ตาม สำหรับค่าที่เป็นไปได้ใดๆ ของอิเล็กตรอน EDM ผลกระทบของอันตรกิริยา
แนะนำ 666slotclub / hob66
