Wie rund ist das Elektron?

Neue Messungen zur Form des Elektrons zeigen, dass es runder ist als angenommen

London (Großbritannien) - Das Standardmodell der Teilchenphysik sagt voraus, dass die Form des Elektrons nicht ganz einer Kugel entspricht. Grund für diese asphärische Form soll das elektrische Dipolmoment im Elektron sein. Das elektrische Dipolmoment ist ein Maß für die Trennung von positiver und negativer Ladung eines Systems und soll dem Standardmodell nach im Elektron so klein sein, dass es mit der heutigen Technik nicht zu messen ist. Einige theoretische Modelle nehmen allerdings ein viel größeres elektrisches Dipolmoment an, das zu einer stärkeren Verformung führt und durchaus messbar sein könnte. Wüssten Physiker, wie rund das Elektron wirklich ist, könnten sie bestimmte Theorien der Teilchenphysik ausschließen. Wissenschaftler am Center for Cold Matter des Imperial College in London konnten nun kein Dipolmoment im Elektron messen und folgern, dass das Elektron eine fast perfekte Kugelform besitzen muss.

In ihrem Experiment untersuchten die Forscher an Ytterbium-Fluorid-Moleküle gebundene Elektronen. Dazu schickten sie die Moleküle durch ein Interferometer. Innerhalb des Interferometers ist ein elektrisches Feld angelegt, das aufgrund des elektrischen Dipolmoments mit dem äußersten Elektron des Moleküls, dem Valenzelektron, wechselwirkt. Die Physiker konnten diesen Effekt messen und anhand der Daten auf das elektrische Dipolmoment des Elektrons schließen. Sie bestimmten die Form des Elektrons in ihren Versuchen so genau wie nie zuvor, allerdings bleibt eine Messungenauigkeit von bis zu 10 hoch minus 28 Metern - so stark könnte das Elektron noch von einer perfekten Kugelform abweichen. Wäre das Elektron so groß wie unser Sonnensystem, würde die maximale Abweichung aber nur 0,05 Millimeter betragen.

Sollte es Wissenschaftlern in noch genaueren Experimenten gelingen, die perfekte Kugelform des Elektrons gänzlich auszuschließen, könnte dies Aufschluss darüber geben, warum sich so wenig Antimaterie in unserem Universum befindet. Ein möglicher Grund dafür, dass wir deutlich mehr Materie als Antimaterie beobachten, ist eine bisher unentdeckte Teilchenwechselwirkung. Wenn es diese tatsächlich gibt, so sollte sich laut den meisten Modellen ein elektrisches Dipolmoment im Elektron messen lassen. Die Wissenschaftler des Imperial College hoffen nun, durch ihre Forschung Antworten auf die Frage nach der Antimaterie zu finden.