美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院、科羅拉多大學(xué)天體物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室（JILA）等機(jī)構(gòu)的研究人員，在6日的《科學(xué)》雜志上報(bào)告稱(chēng)，他們開(kāi)展的一項(xiàng)精確度達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄水平的新測(cè)量，證實(shí)了電子中電荷的分布基本上是完美的圓球形。該結(jié)果意味著，要解開(kāi)宇宙中物質(zhì)為何多于反物質(zhì)這一謎團(tuán)需另辟蹊徑。

電子由負(fù)電荷組成，美國(guó)天體物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室（JILA）的科學(xué)家一直在嘗試測(cè)量電荷在電子北極和南極之間分布的均勻程度。任何不均勻性都表明電子不是完美的圓形，這將是早期宇宙不對(duì)稱(chēng)性導(dǎo)致物質(zhì)存在的證據(jù)。
圖片來(lái)源：JILA

在宇宙誕生的最初時(shí)刻，無(wú)數(shù)的質(zhì)子、中子和電子與它們的反物質(zhì)對(duì)應(yīng)物一起形成。隨著宇宙的膨脹和冷卻，幾乎所有這些物質(zhì)和反物質(zhì)粒子都會(huì)相遇并相互湮滅，只留下光子。如果宇宙是完全對(duì)稱(chēng)的，物質(zhì)和反物質(zhì)的數(shù)量相等，那么故事就結(jié)束了，而人類(lèi)永遠(yuǎn)不會(huì)存在。但一定有一種不平衡，即一些剩余的質(zhì)子、中子和電子，形成了原子、分子、恒星、行星、星系，最終出現(xiàn)了人類(lèi)。

那么宇宙為什么會(huì)有這種不對(duì)稱(chēng)性？為了幫助解釋這種現(xiàn)象，尋找不對(duì)稱(chēng)的跡象，科學(xué)家一直在研究電子等基本粒子。

尋找不對(duì)稱(chēng)性證據(jù)的一個(gè)目標(biāo)是電子的電偶極矩（eEDM)。電子是由負(fù)電荷組成的，eEDM表明了電荷在電子北極和南極之間分布的均勻程度。測(cè)量到任何高于零的eEDM都將證實(shí)存在不對(duì)稱(chēng)性——電子更多地呈蛋形而不是圓形。但沒(méi)有人知道這種偏差到底有多小。

此次，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)下了精確測(cè)量eEDM的紀(jì)錄，比之前的測(cè)量結(jié)果精確度提高了2.4倍。

這有多精確？研究人員解釋說(shuō)，如果電子的大小與地球一樣大，他們的測(cè)量會(huì)發(fā)現(xiàn)比原子半徑還要小的不對(duì)稱(chēng)性。

為了測(cè)量粒子的形狀，研究人員觀察了電子是否在電場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)。如果電子不是圓形的，而是略呈蛋形的，電場(chǎng)就會(huì)對(duì)它們施加扭矩，就像重力把豎起的雞蛋弄倒一樣。

為了觀察這種扭矩，他們觀察了帶電的氟化鎵分子能級(jí)的變化。電子的任何扭矩都會(huì)給分子帶來(lái)不同的能級(jí)，這取決于“蛋形電子”相對(duì)于電場(chǎng)的方向。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)，分子的能級(jí)沒(méi)有差異，這證實(shí)了電子確實(shí)非常圓。

理論物理學(xué)家認(rèn)為，某些亞原子粒子的存在可能會(huì)使平衡向物質(zhì)傾斜。如果這些粒子存在，它們也會(huì)在電子周?chē)虝旱爻霈F(xiàn)和消失，從而使電子變成橢圓形。雖然目前的測(cè)量尚未發(fā)現(xiàn)存在不對(duì)稱(chēng)性電子的證據(jù)，但該結(jié)果有助于科學(xué)家繼續(xù)尋找早期宇宙不對(duì)稱(chēng)性的答案。