La forma dell’elettrone

Come è fatto esattamente un elettrone? Stiamo parlando di qualcosa di minuscolo, che possiede una massa e una carica elettrica pur non avendo dimensioni né una struttura interna. Insomma, un concetto abbastanza astratto, che richiede una buona dose di immaginazione. Di immaginazione non hanno invece bisogno i fisici che hanno appena eseguito una nuova e precisa misura di questa particella. E quel che si può dire, ora è che l’elettrone sembra proprio essere sferico.

Lo studio, presentato su Nature e coordinato da Jony Hudson dell’Imperial College di Londra, ha notevoli implicazioni per la fisica moderna, che spaziano dalla comprensione delle interazioni fondamentali all’evoluzione dell’Universo. Il risultato è ancora parziale, ma senza dubbio sarà di grande aiuto ai fisici teorici, in quanto le teorie più moderne delle interazioni fondamentali fanno precise previsioni sulle caratteristiche di questo curioso protagonista del mondo subnucleare.

Pur essendo la prima particella elementare scoperta (nel XIX secolo), l’elettrone ha ancora molti segreti. Sappiamo infatti che è fra le particelle elementari più leggere che si conoscano e che la sua carica elettrica è un’unità indivisibile. Tutte le particelle elementari isolate finora hanno infatti carica elettrica multipla di quella dell’elettrone. Ma le sorprese non finiscono qui: perché pur non avendo una struttura, l’elettrone può orientarsi nello spazio, essendo dotato di un momento magnetico intrinseco detto spin. In pratica, l’elettrone è come una minuscola calamita che si orienta in presenza di un campo magnetico, in modo analogo all’ago di una bussola.

Per studiare la forma dell’elettrone, i ricercatori hanno tentato di scoprire l’esistenza dell’analogo elettrico dello spin, detto momento di dipolo elettrico. Lo si può immaginare come una minuscola batteria che può ruotata da un campo elettrico. Ogni asimmetria nella forma dell’elettrone – o, più precisamente, delle sue interazioni con i campi elettrici esterni, si manifesta con la presenza di un momento di dipolo elettrico.

Finora il momento di dipolo elettrico dell’elettrone non è stato osservato, e gli scienziati come Hudson continuano a dargli la caccia, progettando esperimenti sempre più precisi. Nell’esperimento presentato su Nature, il team londinese ha utilizzato molecole di monofluoruro di itterbio (YbF), studiandone il comportamento in presenza di campi magnetici per ricavare le proprietà degli elettroni nella molecola. Pur senza ottenere un numero definito, i ricercatori hanno potuto affermare, con una precisione senza precedenti, che il momento di dipolo elettrico è compatibile con zero. In altre parole che l’elettrone potrebbe ben avere una forma sferica.

Fonte: doi:10.1038/473459a

Credit immagine: Scienceheath