在量子物理领域对“微小电子”的定义它和宇宙有什么关系？

此时，当你回顾起高中时期，首先映入脑海的会是若何一副画面？是否还记得高中科学书本中所提到的电子？如果还记得书本中的电子形状和对应的阐明，那么对这句话该当会很熟习：电子是比原子更小的负电荷小球。
然而，随着我们年事的增长、科学的进步和知识的积累，逐渐理解到这些与事实中的电子特性相去甚远。

原子和我们周围的天下有何关联

原子组成我们周围天下的紧张组成部分之一，便是电子。
正是环绕每个原子核的电子，决定了干系化学反应是怎么进行的。
关于这些知识，在当代工业中的运用相称丰富，比如：从电子和焊接，到成像和前辈的粒子加速器。
如果在物理实验中，将电子置于科学探究的中央位置，那么电子的形状会是什么样子？这是一个看似大略、却具有较高难度的问题。

在量子物理领域调度形状的定义

根据目前物理学家们所知道的内容来看，电子并不具备内部构造，以是电子这个词最范例的含义便是没有形状。
在当代措辞中，小于原子核的物体行为可以由粒子物理学解答：“量子汤”是连续不断的“流状物质”，也是物质的基本块，它可以充分渗透到我们周围的全体空间里。
在这种特定的措辞中，电子被看作“电子场”的粒子、又或是量子。

如果可以理解上面这一点，当我们不能通过显微镜、或者任何其他光学设备，直接看到电子的形状，它是否还故意义？首先，只有当我们调度了自己对形状的定义，才有可能解答这个疑问。
该定义可以在量子物理领域中利用，换而言之，它可以在极小的间隔内利用。
在宏不雅观天下中，我们看到了不同的形状，这便意味着我们的眼睛也具有探测能力，可以不雅观测我们周围不同物体的反射光芒。

这是一种看似奇怪的思考办法，定义它们的形状，是通过不雅观察到的物体在光芒照射到它们时的反应。
但这样的办法，却是量子粒子的亚原子天下中非常有用的形式，它在为我们供应定义电子特性方法的一种的同时，还模拟了我们在古典天下中描述形状的办法。
到底是什么取代了微不雅观天下中的基本形状观点？由于光只是震荡磁场和电场的组合，以是我们这样定义电子的量子特性是非常有用的。
所施加的磁场和电场，目标电子将会携带关于它如何相应的信息。

特定外部电场中电子的2个特性

我们可以从电荷这个电子最大略的特性动手。
如果放置在一些特定的外部电场中，它不仅描述了力，终极更是电子将经历的加速度。
通过一个大略的示例可以更形象的来解释：在根本物理学的书本中，电子的“带电球”类比，一个带有负电的大理石同样也可以发生类似的反应。

于此同时，电子还有其余一个“幸存”特性，被称为磁偶极矩。
这四个字见告了我们电子如何对磁场做出自己的反应：电子的行为和一个眇小的条形磁铁很像，一贯试图沿着磁场的方向定向。
纵然不能不过多地采取这样的类比，这是须要记住的一件很主要的事。
但是，它们的存在，也的确帮助我们理解了一些关键点，比如：为什么物理学家要尽可能精确的丈量这些量子特性。

量子特性是否描述了电子的形状

量子特性对描述电子的形状意味着什么？实际上，物理学家们有几个最大略、并最有用的解释，那便是电偶极矩和电火花加工。
经典物理学中的EDM是在电荷空间分离时才会涌现，如果是没有电荷分离的带电球体，那么它的EDM值该当是零。

当哑铃的重量相反时，则会涌现一侧为负、一侧为正的情形。
而宏不雅观天下中的这种“哑铃”是具有“非零电偶极矩”的。
如果物体的形状可以决定电荷的分布，这便意味着物体的形状必须和球形有所不同，这便是为什么EDM将量化宏不雅观物体“哑铃”的缘故原由之所在。

电子电荷和磁偶极矩的数值被改变

但是，在量子的天下中，EDM的故事则完备不同。
在这个天下里，电子周围的真空并不符合它的名字，即：这个真空并不是空的。
与之相反，这个“真空”的空间是由各种亚原子利息添补后短韶光的虚拟存在。
在电子的周围，这些虚拟的粒子形成了“云”。
此时，只须要将光芒照射在这些电子上，那么个中的一些光便可以从云中的虚拟粒子反弹，而不是从该电子本身。

这些反应意味着什么？电子电荷和磁偶极矩的数值都将被改变！
通过量子特性的精确丈量，我们可以捕捉到电子和虚拟粒子的相互浸染表现，以及电子的EDM是否也会被改变。
这个中最故意思确当是我们可能会创造未知的粒子种类。
通过将目前公认的宇宙理论（标准模型）中计算的EDM尺寸理论和丈量到的结果进行比较，然后不雅观察得出它们对电子偶极矩所带来的影响。

理论模型如何办理标准模型的缺陷

在已有标准模型的情形下，之以是会提出理论模型，自然是为理解决现有模型的缺陷，达到预测新的重粒子存在的目的。
通过这些模型，我们可以补充目前宇宙理解的空缺部分。
而模型的验证，则可以通过证明新的重粒子的存在。
同时，我们还可以理解到“云”中的电荷分布和对电子EDM影响是如何被这些新粒子改变的。
以是，通过ACME实验中电子偶极矩的不雅观察，便可以证明事实上的确存在新的粒子，这也是该实验的终极目标。

有一个有趣的结果，那便是ACME并没有不雅观察到：EDM在实际上打消了在LHC上最随意马虎监测到的“重质新粒子”的存在。
对付一个桌面大小的试验而言，这已然是一个不同一样平常的实验结果。
这对我们在巨型强子对撞机上直接搜索新粒子的操持产生了影响，乃至包括我们的理论该当如何构建描述自然。
通过研究电子如此小的东西，居然可以见告我们很多关于宇宙的事实，这的确是一件神奇的事。

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