在这幅艺术家的作品中，一个电子在实验中在两束激光之间移动。电子绕着它的轴旋转，因为其他亚原子粒子的云不断地被发射和重新吸收。

 

电子非常圆，一些物理学家对此并不满意。

 

研究人员在一项新研究中称，一项新的实验捕捉到了迄今为止最详细的电子图像，杏耀注册该实验使用激光来揭示粒子周围存在粒子的证据。通过点燃分子，科学家们能够解释其他亚原子粒子是如何改变电子电荷分布的。

 

电子对称的圆度表明，看不见的粒子不够大，不足以将电子扭曲成扁平的椭圆形。这些发现再次证实了一个长期存在的物理理论，即标准模型，该理论描述了宇宙中粒子和力的行为。

 

与此同时，这一新的发现可能推翻一些替代物理学理论，这些理论试图填补标准模型无法解释的现象的空白。这项研究的共同作者、康涅狄格纽黑文耶鲁大学物理系的教授大卫·德米尔说，这可能会让一些非常不满的物理学家重新开始。

 

一个经过良好测试的理论

 

由于亚原子粒子还不能被直接观测到，科学家们通过间接证据来了解这些物体。德米尔说，通过观察负电荷电子周围真空中发生的情况，研究人员可以建立粒子行为的模型。负电荷电子被认为充满了尚未被发现的粒子云。

 

标准模型描述了所有物质组成部分之间的大部分相互作用，以及作用在这些粒子上的力。几十年来，这个理论成功地预测了物质的行为。

 

然而，模型的解释成功也有一些令人烦恼的例外。标准模型并没有解释暗物质，暗物质是一种神秘而不可见的物质，具有万有引力，却不发光。根据欧洲核子研究中心(CERN)的说法， ，这个模型没有考虑重力和其他影响物质的基本力量。

 

替代物理理论为标准模型的不足提供了答案。标准模型预测，围绕电子的粒子确实会影响电子的形状，但影响的尺度是如此之小，以至于用现有技术几乎无法探测到。但其他理论暗示，还有一些尚未发现的重粒子。例如，超对称标准模型假设标准模型中的每个粒子都有一个反物质伙伴。这项新研究的作者说，这些假想的重粒子会使电子变形到研究人员应该能够观察到的程度。

 

照明电子

 

为了验证这些预测，2014年完成的新实验对电子的观察分辨率是之前的10倍;这两项研究都是由高级冷分子电子偶极矩搜索(ACME)研究项目进行的。

 

研究人员寻找了一种难以捉摸的(未经证实的)现象，称为电偶极矩，在这种现象中，电子的球形形状出现了变形——“一端凹陷，另一端凸起，”德米尔解释说，这是因为重粒子影响了电子的电荷。

 

德米尔说，这些粒子将比标准模型预测的粒子“大很多很多个数量级”，“因此，这是一种非常清晰的方式，可以判断标准模型之外是否发生了新情况。”

在这项新研究中，ACME的研究人员将一束冷氧化钍分子以每秒100万次、每秒50次的速度射入哈佛大学地下室一个相对较小的房间。科学家们用激光轰击这些分子，研究分子反射回来的光;光线下的弯曲会指向电偶极矩。

 

但是反射光没有发生扭曲，这一结果给预测电子周围重粒子的物理理论蒙上了阴影，研究人员说。德米尔在一份声明中说，这些粒子可能仍然存在，但它们将与现有理论中对它们的描述大不相同。

 

“我们的研究结果告诉科学界，我们需要认真反思一些替代理论，”德米尔说。奇怪的夸克和介子，天哪!自然界中最微小的颗粒

 

黑暗的发现

 

德米尔说，虽然这个实验评估了粒子围绕电子的行为，杏耀手机客户端但它也为寻找暗物质提供了重要的启示。就像亚原子粒子一样，暗物质不能被直接观测到。但天体物理学家知道它的存在，因为他们观察到它对恒星、行星和光的引力影响。

 

德米尔说:“就像我们一样，(天体物理学家)正在寻找许多理论长期以来一直预测的核心，这些理论有很好的理由预测，应该会出现一个信号。”“然而，他们什么也没看到，我们什么也没看到。”

 

暗物质和未被标准模型预测的新亚原子粒子都尚未被直接发现;尽管如此，越来越多令人信服的证据表明，这些现象确实存在。但是在科学家们发现它们之前，一些关于它们长什么样的长期想法可能需要被抛弃，DeMille补充说。

 

他说:“人们对新粒子的预期越来越像是错误的。”