Elektrony jsou záporně nabité elementární částice, které vytvářejí vnější vrstvy atomů a iontů. Spolu s neutriny a příslušnými antičásticemi se řadí mezi tzv. leptony, tedy částice, na které působí slabá interakce. Mezi jejich základní vlastnosti patří hmotnost, elektrický náboj a spin, ale možná k nim zanedlouho přibude ještě jedna - dipólový moment.
Elektrický dipólový moment
Jde o vektorovou veličinu popisující nerovnoměrné rozložení elektrického náboje, se kterou se obvykle setkáváme u molekul či malých skupin atomů. Dipólový moment většinou vzniká, pokud dojde k prostorovému oddělení kladných a záporných nosičů náboje.
Podobně jako u magnetismu (severní a jižní pól) pak můžeme hovořit o dvou elektrických pólech, jenže v případě elektronů se situace značně komplikuje, neboť ty by žádné prostorové dimenzemi mít neměly. Přes to všechno ale existují teorie, které s touto vlastností elementárních částic počítají. (Ve valné většině případů se jedná o hypotézy přesahující dosud uznávaný standardní model elementárních částic)
Jenže až dosud se nikomu existenci dipólového momentu u elektronu nepodařilo prokázat, jeho hodnoty se předpokládají velmi malé a současné měřicí metody na to nejsou dostatečně přesné.
Eu0.5Ba0.5TiO3
Všechno by ale mohl změnit kousek nového keramického materiálu, Eu0.5Ba0.5TiO3 (titanátu barya a europia), který by měl vědcům umožnit zvýšit přesnost měření až desetkrát! Jeho neobvyklých vlastností se rozhodla využít skupina německých a amerických vědců z Výzkumného centra v Jülichu (Forschungszentrum Jülich) a Kalifornské univerzity v Santa Barbaře.
Ti jsou přesvědčeni, že s jeho pomocí existenci dipólového momentu elektronu skutečně dokáží. Protože ale elektrický dipólový moment nelze měřit přímo, musí vědci jít na věc oklikou. Místo jeho přímého měření budou v novém materiálu měřit změnu jiné fyzikální veličiny, a sice magnetického momentu.
Očekávají totiž, že v okamžiku, kdy se obrací orientace měnícího se elektrického pole, mohly by změny v magnetizaci nabývat měřitelných hodnot. Zvlášť když použijí speciální, mimořádně citlivý magnetometr SQUID (supravodivý kvantový interferometr), který pro tyto účely vyvinuli.
Proč je víc hmoty než antihmoty
Výsledky jejich pokusu by mohly mít dalekosáhlé důsledky, které by se významně promítly do našeho současného chápání vývoje vesmíru. V žádném případě nejde o samoúčelné hrátky experimentátorů.
Na existenci dipólového momentu je totiž založena teoretická práce vysvětlující spontánní narušení symetrie u elementárních částic, která objasňuje, proč se ve vesmíru nachází více hmoty než antihmoty.
Podle dosud platných teorií vesmír vznikl před více než 13 miliardami let Velkým třeskem, při kterém vzniklo stejné množství hmoty a antihmoty. Ovšem při styku hmoty a antihmoty dochází k jejich vzájemné anihilaci, takže ve vesmíru by vlastně nemělo nic zbýt (až na energii odnášenou nosiči fyzikálních polí, například fotonů).
Přesto nic takového nepozorujeme a všude kam dohlédneme převládá hmota nad antihmotou. K vysvětlení této zjevné nerovnováhy by mohl přispět právě důkaz existence elektrického dipólového momentu elektronu. Takže se máme na co těšit.
Na závěr je třeba dodat, že na experimentu se významnou měrou podílí i čeští vědci, konkrétně tým Stanislava Kamby z Fyzikálního ústavu naší Akademie věd, který nový magnetický a feroelektrický materiál Eu0.5Ba0.5TiO3 teoreticky předpověděl a posléze i připravil.
Zdroje:
