科学家们一致认为他们目前的物理学理论是不完整的。然而，每一次试图揭示更深层次理论的努力都令人失望。现在，迄今为止对电子形状（一种可能揭示潜在“新物理学”的属性）的最灵敏测试未能发现任何新奇迹象。这一发现排除了许多广受欢迎的物理学扩展理论，包括一些流行的超对称理论的版本。
该结果来自对电子中所谓的电偶极矩的搜索。偶极子的一个常见例子是条形磁铁，它的形状像哑铃，有南北两极。传统上认为电子是球形的，但如果它们有偶极矩，它们会略微扁平。“问题是：无论你从哪个方向看，电子看起来都一样吗？”伦敦帝国学院的物理学家乔尼·哈德森解释说。“偶极矩是物理学家用来描述它是否对称的技术方法。”
描述宇宙中所有已知粒子的粒子物理学标准模型预测电子的电偶极矩实际上为零。然而，包含额外、尚未探测到的粒子的理论预测的偶极矩要大得多。物理学家们已经寻找这种偶极矩50年了。现在，由耶鲁大学的大卫·德米勒、哈佛大学的约翰·多伊尔和杰拉尔德·加布里埃尔斯领导的ACME合作组进行了一项比以往实验灵敏10倍的测试，但仍然没有发现电子中电偶极矩的迹象。根据ACME的结果，电子看起来是球形的，精度在0.00000000000000000000000000001厘米以内，这些结果发布在预印本网站arXiv上。“这是一个惊喜，”同样来自伦敦帝国学院的埃德·欣兹说，他曾与哈德森一起研究之前的最佳限制，该限制设定于2011年。“为什么它仍然是零呢？”
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这些实验正在探测电子的量子性质。根据量子力学，包括电子在内的所有粒子都应该在其周围产生虚拟粒子的云，这些粒子不断地涌现和消失。如果标准模型是全部，那么这些虚拟粒子将是日常的、普通的粒子。但是，如果存在更奇异的粒子，它们应该在电子周围的虚拟云中弹出，导致云不对称——换句话说，导致电偶极矩。
为了寻找这种不对称性，科学家们旋转电子以测试它们是圆形还是椭圆形。台球会平稳旋转，而鸡蛋会晃动。对于具有电偶极矩的电子也是如此。ACME研究人员观察了氧化钍分子中的电子，其重质量和特殊特性将使晃动更加明显。“他们选择的分子非常聪明，”哈德森说，他的实验使用了另一种分子，称为氟化铽。“我有点嫉妒——我希望我想到了这一点。”前几代实验寻找的是单个原子上的效应，结果证明这要困难得多。ACME科学家依靠微波光谱学的仔细测量来注意到任何晃动，并努力保持他们的实验不受磁场或其他可能导致系统误差的污染物的干扰。“这很困难，因为有很多东西可以模仿这种效应，而且偶极矩太小了，”伦敦帝国学院团队的另一位成员本·绍尔说。
新的结果对许多新的物理学理论造成了重大打击，最值得注意的是超对称，这是一个广受欢迎的想法，它表明宇宙中每个已知的粒子都有一个尚未被发现的超对称孪生粒子。“超对称是如此优雅，而且不知何故感觉如此自然，以至于许多人开始相信它是正确的，”欣兹说。但是，如果它们存在，所有这些孪生粒子都应该作为虚拟幻影出现在电子周围的云中，使其具有可测量的电偶极矩。到目前为止，缺乏偶极矩使超对称陷入了一个相当狭窄的角落。“它正接近超对称的成败关头，”哈德森说。尽管该理论的一些基本模型已被最新的测量结果排除，但更复杂的模型预测了一个小的电偶极矩，它可能隐藏在物理学家尚未搜索到的范围内。“你可以无休止地构建超对称模型，”加州大学伯克利分校的物理学荣誉教授尤金·康明斯说，他领导了上次对原子中偶极矩的搜索。“一个优秀的理论家可以在半小时内发明一个模型，而实验学家需要20年才能杀死它。”
寻找超对称粒子是大型强子对撞机（LHC）的首要目标之一，LHC是世界上最大的粒子加速器，它在瑞士和法国地下的隧道中以接近光速的速度将质子撞击在一起。该加速器足够大，可以探测万亿电子伏特（TeV）左右的能量——正好在预测超对称粒子的能量范围内。到目前为止，除了粒子物理学标准模型的最后一块缺失部分——希格斯玻色子之外，它还没有看到任何新粒子的迹象。“如果在LHC探测的能量范围内存在新的物理学，你本应预料到它也会产生比我们现在拥有的极限大得多的偶极矩，”欣兹说。“现在这个新结果出来了，你肯定会认为在TeV水平上发生任何事情的可能性极低。”然而，电子实验学家们并没有气馁，他们将继续竞争以将偶极矩极限推得越来越低，希望最终能找到信号，物理学家们正热切期待着LHC在2014年重新启动后的结果，届时它将在比以往更高的能量下重新启动。