电子非常圆，一些物理学家对此并不满意。
一项新的实验捕捉到了迄今为止最详细的电子视图，研究人员在一项新的研究中报告说，使用激光揭示了围绕粒子的粒子的证据。通过照亮分子，科学家们能够解释其他亚原子粒子如何改变电子电荷的分布。[物理学中最大的18个未解之谜]
电子的对称圆度表明，看不见的粒子不足以将电子扭曲成扁平的椭圆形或卵形。这些发现再次证实了一个长期存在的物理学理论，即 标准模型，该模型描述了宇宙中粒子和力的行为方式。
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与此同时，这项新发现可能会推翻几种试图填补标准模型无法解释的现象的空白的替代物理学理论。该研究的合著者、耶鲁大学物理系教授 David DeMille 在康涅狄格州纽黑文表示，这让一些可能非常不满的物理学家回到了绘图板。
“这肯定不会让任何人非常高兴，”DeMille 告诉 Live Science。
一个经过充分检验的理论
由于亚原子粒子尚无法直接观察，科学家们通过间接证据了解这些物体。DeMille 说，通过观察带负电的电子周围真空（被认为充满了尚未被发现的粒子云）中发生的事情，研究人员可以创建粒子行为模型。
标准模型描述了所有物质组成部分之间的大多数相互作用，以及作用于这些粒子的力。几十年来，该理论已成功预测了 物质的行为方式。
然而，该模型的解释成功存在一些令人烦恼的例外。标准模型无法解释 暗物质，这是一种神秘且看不见的物质，它施加引力，但不发光。根据 欧洲核子研究组织 (CERN) 的说法，该模型也没有将引力与影响物质的其他基本力一起考虑在内。
替代物理学理论提供了标准模型不足之处的答案。标准模型预测，围绕电子的粒子确实会影响电子的形状，但尺度非常小，以至于使用现有技术几乎无法检测到。但其他理论暗示存在尚未被发现的重粒子。例如， 超对称标准模型 假设标准模型中的每个粒子都有一个反物质伙伴。新研究的作者说，这些假设的重粒子会将电子变形到研究人员应该能够观察到的程度。
照亮电子
为了检验这些预测，新的实验以比 2014 年完成的先前努力高 10 倍的分辨率观察了电子；这两项调查均由先进冷分子电子电偶极矩搜索 (ACME) 研究项目进行。
研究人员寻找一种难以捉摸（且未经证实）的现象，称为 电偶极矩，其中电子的球形形状因重粒子影响电子电荷而显得变形——“一端凹陷，另一端凸出”，DeMille 解释道。
DeMille 说，这些粒子将“比标准模型预测的粒子大许多数量级”，“因此，这是一个非常明确的方法来判断标准模型之外是否发生了新的事情”。
对于这项新研究，ACME 研究人员将一束冷氧化钍分子以每脉冲 100 万个、每秒 50 次的速度 направляли 到哈佛大学地下室的一个相对较小的腔室中。科学家们用激光照射分子，并研究分子反射回来的光；光线的弯曲将指向电偶极矩。
但是反射光中没有扭曲，研究人员说，这一结果给预测电子周围存在重粒子的物理学理论蒙上了一层阴影。DeMille 在一份声明中说，这些粒子可能仍然存在，但它们将与现有理论中描述的粒子非常不同。
“我们的结果告诉科学界，我们需要认真反思一些替代理论，”DeMille 说。[奇异夸克和缪子，我的天！剖析自然界最小的粒子]
黑暗的发现
DeMille 说，虽然这项实验评估了电子周围的粒子行为，但它也为 寻找暗物质 提供了重要的启示。与亚原子粒子一样，暗物质也无法直接观察到。但天体物理学家知道它的存在，因为他们观察到它对恒星、行星和光的引力影响。
“和我们很像，[天体物理学家] 正在寻找许多理论长期以来并且出于非常好的理由预测信号应该出现的核心，”DeMille 说。“然而，他们什么也没看到，我们也没看到什么。”
暗物质和标准模型未预测的新亚原子粒子都尚未被直接发现；尽管如此，越来越多的令人信服的证据表明这些现象确实存在。但 DeMille 补充说，在科学家能够找到它们之前，一些关于它们外观的长期存在的想法可能需要被抛弃。
“对新粒子的期望看起来越来越像是错误的，”他说。
这些发现于今天（10 月 17 日）在线发表在 《自然》杂志上。
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