Введение
Величина, относящаяся к потенциальной энергии электрона к напряжению электрического поля Электродипольный момент de является внутренним свойством электрона таким образом, что потенциальная энергия линейно связана с напряжением электрического поля: электрический дипольный момент электрона (EDM) должен быть коллинеен с направлением магнитного момента электрона (спина). В рамках Стандартной модели физики элементарных частиц, такой диполь предсказывается не нулевым, но очень маленьким, максимум 10−38 e⋅см, где e означает элементарный заряд. Открытие существенно большего электрического дипольного момента электрона будет подразумевать нарушение как инвариантности паритета, так и инвариантности обратного времени.
The electron electric dipole moment de is an intrinsic property of an electron such that the potential energy is linearly related to the strength of the electric field:
The electron's electric dipole moment (EDM) must be collinear with the direction of the electron's magnetic moment (spin). Within the Standard Model of elementary particle physics, such a dipole is predicted to be non zero but very small, at most 10−38 e⋅cm, where e stands for the elementary charge. The discovery of a substantially larger electron electric dipole moment would imply a violation of both parity invariance and time reversal invariance.
Последствия для стандартной модели и расширений
В Стандартной модели электронный ЭДМ возникает из CP, нарушающих компоненты матрицы CKM. Момент очень мал, потому что нарушение CP затрагивает кварки, а не электроны напрямую, поэтому оно может возникнуть только в результате квантовых процессов, когда виртуальные кварки создаются, взаимодействуют с электроном, а затем уничтожаются. но некоторые другие параметры выбора или другие суперсимметричные модели приводят к меньшим прогнозируемым значениям. Таким образом, существующий экспериментальный предел исключает некоторые из этих технико-цветных/суперсимметричных теорий, но не все. Дальнейшие улучшения или положительный результат будут устанавливать дополнительные ограничения на то, какая теория имеет преимущество.
Экспериментальные измерения
Электронные ЭДМ обычно измеряются не на свободных электронах, а на связанных, непарных валентных электронах внутри атомов и молекул. В них можно наблюдать эффект как небольшое смещение спектральных линий. Чувствительность к масштабам приблизительно с кубическим зарядом ядра. По этой причине электронные поиски ЭДМ почти всегда проводятся в системах с использованием тяжелых элементов. На сегодняшний день ни один эксперимент не обнаружил нулевой электронной ЭДМ. На 2020 год Группа данных о частицах публикует его значение как Вот список некоторых экспериментов электронной электронной матрицы после 2000 года с опубликованными результатами: +Список экспериментов электронной электронной матрицыГодЛокацияОсновные исследователиМетодВидыЭкспериментальный верхний предел 2002 года Калифорнийский университет, Беркли Юджин Комминс, Дэвид Демилл Атомный луч Tl 1.6 2011 Имперский колледж Лондон Эдвард Хиндс, Бен Сауэр Молекулярный луч YbF 1.1 2014 Гарвардский Йельский (ACME I) эксперимент Дэвид Демилл, Джон Дойл, Джеральд Габриэль Молекулярный луч ThO 8.7 2017 JILA Эрик Корнелл, Июн Ионная ловушка Hf + 1.3 2018 Гарвардский Йельский (ACME II) эксперимент Дэвид Демилл, Джон Дойл, Джеральд Габриэль Молекулярный луч ThO 2022 JILA Корнелл, Ионная ловушка Эрик Джун Еф HF + 4.1 ACME сотрудничество, по состоянию на 2020 год, развивает дальнейшую версию серии экспериментов ACME. Последний эксперимент называется Advanced ACME или ACME III и направлен на улучшение границы электронной электродинамики на один-два порядка величины.
+List of Electron EDM ExperimentsYearLocationPrincipal InvestigatorsMethodSpeciesExperimental upper limit on 2002 University of California, Berkeley Eugene Commins, David DeMille Atomic beam Tl 1.6 2011 Imperial College London Edward Hinds, Ben Sauer Molecular beam YbF 1.1 2014 Harvard Yale(ACME I experiment) David DeMille, John Doyle, Gerald Gabrielse Molecular beam ThO 8.7 2017 JILA Eric Cornell, Jun Ye Ion trap HfF+ 1.3 2018 Harvard Yale(ACME II experiment) David DeMille, John Doyle, Gerald Gabrielse Molecular beam ThO 1.1 2022 JILA Eric Cornell, Jun Ye Ion trap HfF+ 4.1
The ACME collaboration is, as of 2020, developing a further version of the ACME experiment series. The latest experiment is called Advanced ACME or ACME III and it aims to improve the limit on electron EDM by one to two orders of magnitude.