電子非常圓，一些物理學家對此並不滿意。
一項新的實驗捕捉到了迄今為止最詳細的電子檢視，研究人員在一項新的研究中報告說，使用雷射揭示了圍繞粒子的粒子的證據。透過照亮分子，科學家們能夠解釋其他亞原子粒子如何改變電子電荷的分佈。[物理學中最大的18個未解之謎]
電子的對稱圓度表明，看不見的粒子不足以將電子扭曲成扁平的橢圓形或卵形。這些發現再次證實了一個長期存在的物理學理論，即 標準模型，該模型描述了宇宙中粒子和力的行為方式。
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與此同時，這項新發現可能會推翻幾種試圖填補標準模型無法解釋的現象的空白的替代物理學理論。該研究的合著者、耶魯大學物理系教授 David DeMille 在康涅狄格州紐黑文表示，這讓一些可能非常不滿的物理學家回到了繪圖板。
“這肯定不會讓任何人非常高興，”DeMille 告訴 Live Science。
一個經過充分檢驗的理論
由於亞原子粒子尚無法直接觀察，科學家們透過間接證據瞭解這些物體。DeMille 說，透過觀察帶負電的電子周圍真空（被認為充滿了尚未被發現的粒子云）中發生的事情，研究人員可以建立粒子行為模型。
標準模型描述了所有物質組成部分之間的大多數相互作用，以及作用於這些粒子的力。幾十年來，該理論已成功預測了 物質的行為方式。
然而，該模型的解釋成功存在一些令人煩惱的例外。標準模型無法解釋 暗物質，這是一種神秘且看不見的物質，它施加引力，但不發光。根據 歐洲核子研究組織 (CERN) 的說法，該模型也沒有將引力與影響物質的其他基本力一起考慮在內。
替代物理學理論提供了標準模型不足之處的答案。標準模型預測，圍繞電子的粒子確實會影響電子的形狀，但尺度非常小，以至於使用現有技術幾乎無法檢測到。但其他理論暗示存在尚未被發現的重粒子。例如， 超對稱標準模型 假設標準模型中的每個粒子都有一個反物質夥伴。新研究的作者說，這些假設的重粒子會將電子變形到研究人員應該能夠觀察到的程度。
照亮電子
為了檢驗這些預測，新的實驗以比 2014 年完成的先前努力高 10 倍的解析度觀察了電子；這兩項調查均由先進冷分子電子電偶極矩搜尋 (ACME) 研究專案進行。
研究人員尋找一種難以捉摸（且未經證實）的現象，稱為 電偶極矩，其中電子的球形形狀因重粒子影響電子電荷而顯得變形——“一端凹陷，另一端凸出”，DeMille 解釋道。
DeMille 說，這些粒子將“比標準模型預測的粒子大許多數量級”，“因此，這是一個非常明確的方法來判斷標準模型之外是否發生了新的事情”。
對於這項新研究，ACME 研究人員將一束冷氧化釷分子以每脈衝 100 萬個、每秒 50 次的速度 направляли 到哈佛大學地下室的一個相對較小的腔室中。科學家們用雷射照射分子，並研究分子反射回來的光；光線的彎曲將指向電偶極矩。
但是反射光中沒有扭曲，研究人員說，這一結果給預測電子周圍存在重粒子的物理學理論蒙上了一層陰影。DeMille 在一份宣告中說，這些粒子可能仍然存在，但它們將與現有理論中描述的粒子非常不同。
“我們的結果告訴科學界，我們需要認真反思一些替代理論，”DeMille 說。[奇異夸克和繆子，我的天！剖析自然界最小的粒子]
黑暗的發現
DeMille 說，雖然這項實驗評估了電子周圍的粒子行為，但它也為 尋找暗物質 提供了重要的啟示。與亞原子粒子一樣，暗物質也無法直接觀察到。但天體物理學家知道它的存在，因為他們觀察到它對恆星、行星和光的引力影響。
“和我們很像，[天體物理學家] 正在尋找許多理論長期以來並且出於非常好的理由預測訊號應該出現的核心，”DeMille 說。“然而，他們什麼也沒看到，我們也沒看到什麼。”
暗物質和標準模型未預測的新亞原子粒子都尚未被直接發現；儘管如此，越來越多的令人信服的證據表明這些現象確實存在。但 DeMille 補充說，在科學家能夠找到它們之前，一些關於它們外觀的長期存在的想法可能需要被拋棄。
“對新粒子的期望看起來越來越像是錯誤的，”他說。
這些發現於今天（10 月 17 日）線上發表在 《自然》雜誌上。
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