L’electró és rodó

electrons.jpg Ha saltat la notícia segons la qual, han esbrinat que l’electró és rodó. I el primer que penses és… i que? Després de tot, Isaac Asimov ja va explicar que l’electró és esquerrà, i això pot semblar encara més estrany. Però, naturalment, si que té gràcia l’esfericitat de l’electró.

L’esfera, el cub i tots aquells cossos geomètrics dels que ens feien aprendre les fórmules quan anàvem a l’escola els considerem com abstraccions. Figures idealitzades que no es troben en la seva forma perfecta a la natura. Sempre hi ha irregularitats, imperfeccions, diferències de mida que fan que la realitat no coincideixi amb els objectes ideals. Una dualitat amb la que Plató va bastir uns conceptes filosòfics que han arribat fins avui.

Però potser si que hi ha una esfera perfecta i aquesta és justament l’electró. El problema és que aquesta perfecció pot portar més cua de la que sembla.

El primer problema és que això que sigui esfèric sembla contradictori amb el que es diu a molts indrets. Els protons i els neutrons estan fets de quarks, de manera que aquestes partícules tenen un cert volum. Però els electrons s’acostumen a descriure com partícules puntuals. I això vol dir que no tenen volum. Són literalment unidimensionals. Aleshores, com poden tenir forma esfèrica una cosa que no té volum? I a més, quin interès tenen els físics en esbrinar quina és exactament la forma d’un electró?

Doncs el que passa és que quan et fiques a nivell atòmic, tot esdevé molt estrany i has de definir exactament de que estàs parlant. En principi, un electró si que seria una partícula puntual (tan puntual com és físicament possible), i per tant, sense volum en el sentit normal del terme. Però la seva presencia té efectes sobre l’espai que l’envolta. L’electró té càrrega negativa, però és pensa que també presenta un fenomen anomenat “moment dipolar elèctric”.

Això del moment dipolar apareix quan un objecte té una càrrega en un costat i la oposada en un altre costat. És crea una mena de gradient que anomenem moment dipolar. I això fa que la forma de la partícula es deformi lleugerament. La cosa és estranya (com tot en la física de partícules) perquè l’electró només té una càrrega (la negativa) però la teoria diu que també hauria de tenir un petit moment dipolar i, per tant, una lleugera deformació.

I aquesta deformació fa referència als efectes que genera al seu voltant.  Estrictament el que s’ha mesurat és la “esfera d’influència” de l’electró o, encara més estrictament la “distribució de càrrega”. Una cosa semblant a si mesuréssim la forma del camp gravitatori de la Terra, o la forma del camp magnètic d’un imant. El que interessava era detectar aquesta lleugera deformitat prevista per la teoria. El motiu és que després es podria comprar amb la forma dels positrons (l’equivalent de l’electró fet d’antimatèria). Si es trobés alguna diferència, potser això podria explicar perquè l’Univers està fet de matèria i no d’antimatèria.

La tècnica implicada és sofisticadíssima, però el resultat ha sigut desconcertant. Bàsicament no han trobat cap deformitat. Cap, fins on podien mesurar. I això que podien mesurar molt finament. L’exemple que posen és que si un electró agafés la mida del sistema solar, la desviació respecte de l’esfera perfecta seria menor que el gruix d’un cabell.

Això és ser molt i molt perfecte. Però a més, això és un problema per la teoria actual sobre les partícules. El que s’anomena “model estàndard” prediu una petita desviació que no s’ha observat. Ara tocarà millorar encara més la precisió, però de moment, la teoria caldrà modular-la una mica per explicar aquesta dada. És el que té la ciència. Una teoria genial que ha funcionat perfectament resulta que potser caldrà modificar-la per culpa d’una diferència entre l’esperat i el mesurat tant petita com el gruix d’un cabell en un sistema solar.

9 comentaris

  • David Garcia Soler

    06/06/2011 16:59

    La massa és una forma d’energia i l’energia és una forma de massa. Mai s’ha aconseguit (i entenc que no existeix) una forma d’energia pura ni una forma de massa pura. L’entropia explica una mica aquesta realitat. No concebo massa sense volum. Una altra cosa és que no siguem capaços de mesurar el volum. Dius que els electrons no tenen volum “en el sentit normal del terme”. O definim quin és el sentit normal i quin és un altre sentit, o no ens podem entendre. No entenc que puguem parlar de cap massa “unidimensional”. La perfecció no és un terme científic i crec que és millor prescindir d’ell aquí. Amb admiració i molt d’agraïment.

  • Joan Codina

    02/06/2011 21:17

    Ostres.. quina esfera!!! Llavors són extremadament esfèrics respecte la càrrega tot i que amb temes magnètics tenen moment dipolar… Mira que hi ha detallets en una cosa tan i tan petita.

    Uff.. el tema de les partícules és fascinant, però pel que estic veien deixaré la “física dura” per altres…

  • Pere

    02/06/2011 19:44

    Molt bo l’article!!!
    M’imagino que els electrons serien com uns micro forats negres, amb massa però tant comprimida que no ocupes lloc.
    Vaig desencaminat?

  • Santi Cosmos

    02/06/2011 13:00

    Sembla que esta apareixent un nou pensament sobre la recerca de la massa en els quarks, que potser no és “massa” el que contenen si no informació! bits (¿?¿)

  • Josep Ma

    02/06/2011 11:06

    Ja vaig llegir aquesta noticia a un parell de diaris, però explica’t per tu, té un altra dimensió. T’expliques molt bé i on pot haver desconeixement, adjuntes un enllaç a la nostra Viquipèdia. M’ha sobtat que els enllaços els tinguem en català, som uns cracks.
    I si, quan ens movem a escala de partícules tot es lleugerament diferent, i força incomprensible.
    Gràcies Daniel

  • Marc Figueras

    02/06/2011 10:06

    Dani, al final diues que “El que s’anomena “model estàndard” prediu una petita desviació que no s’ha observat”. Això no és del tot correcte. De fet el model estàndard prediu un moment dipolar elèctric (MDE) massa petit com per detectar-se; són algunes de les ampliacions del model estàndard les que prediuen un MDE més gros.

    Com diuen a Nature: “El model estàndard prediu que el MDE és massa petit per ser detectat, uns 11 ordres de magnitud més petit que la sensibilitat experimental actual. Ara bé, moltes extensions del model estàndard prediuen valors molt més grans del MDE que s’haurien de poder detectar.”

    La importància és que aquests mesuraments poden permetre descartar les ampliacions del model estàndard que no coincideixin. Bé, això és el que entenc de llegir el resum… ara falta llegir l’article sencer de Nature ;-)

  • Daniel Closa

    02/06/2011 8:32

    Laia. Bé, potser a nivell subatòmic si que existeix la perfecció. Després de tot, perquè no?

    Carquinyol. Ep! Si que te massa. El que no tindria és volum. La massa (que no deixa de ser una forma d’energia) genera el camp. I no en té dues. L’electró és negatiu i prou. Suposo que deu estar relacionat amb el fet que l’electró gira. Però al detall tampoc no ho tinc massa clar. Hi ha algun físic per aquí!!!?
    :-)

  • Carquinyol

    02/06/2011 8:25

    Jo a aquests nivells ja em perdo i em costa molt seguir al fil. A veure si ho he entès bé: l’electró per definició no té matèria, però segons l’estudi fet és rodó ! Ara bé, aquest estudi el que ha mesurat és l’àrea d’influència de la seva càrrega negativa (ja que de fet no té matèria darrera d’aquesta càrrega) !

    Això és el que he entés… I seguexio sense tenir clar això de l’existència de càrrega sense matèria i la pressumpta bipolaritat (que faria de fet que l’electró no només tingués una càrrega sinó dos… sense matèria !!)

  • Laia Olmo

    02/06/2011 8:14

    La perfecció mai s’acaba d’assolir. Per això se li diu perfecció. Si l’assolissim, quin seria el proper nivell a assolir? MIllor paro que això pot derivar en temes filosòfics més profunds per aquesta hora del dia…

    Molt bo el post, encara que he de reconeixer que hi havia parts on em perdia :S