Les physiciens du JILA ont pour la première fois utilisé leur technique de rotation des molécules pour mesurer la « rondeur » de l'électron, confirmant les principaux résultats d'un autre groupe et suggérant que des évaluations plus précises sont possibles.

Les chercheurs ont piégé et filé des molécules chargées électriquement (ions) pour mesurer la symétrie de leurs électrons, techniquement connu sous le nom de moment dipolaire électrique de l'électron (eEDM), qui est l'uniformité de la charge entre les deux pôles de l'électron. De minuscules écarts par rapport à la rondeur parfaite des électrons (un eEDM différent de zéro) fourniraient de nouvelles informations sur la physique fondamentale, y compris les valeurs des constantes naturelles au cours de l'histoire la plus ancienne de l'univers et si les théories physiques actuelles sont correctes. L'expérience eEDM est également pionnière de nouvelles technologies de mesure de précision.

Comme indiqué dans Lettres d'examen physique , l'équipe JILA a signalé une limite supérieure sur l'eEDM de 1,3 x 10 ^-28 e-cm—un nombre minuscule indiquant que l'électron est essentiellement rond—confirmant ainsi un résultat de 2014 de la Collaboration ACME.

JILA est géré conjointement par le National Institute of Standards and Technology (NIST) et l'Université du Colorado Boulder.

"Notre réponse est que le moment dipolaire électrique d'un électron est très petit, conforme à zéro, " Eric Cornell, membre du NIST/JILA, a déclaré. " Nous ne sommes vraiment qu'une mesure de confirmation, ne pas fixer de nouvelle limite, mais c'est important car nous utilisons une approche radicalement différente de toutes les mesures précédentes. Le fait que nous obtenions néanmoins la même réponse élimine à peu près la possibilité que nous nous soyons simplement trompés, ou que l'autre groupe l'a fait."

Les travaux de la JILA ont fourni une confirmation indépendante du résultat de l'ACME en utilisant un système physique et une technique expérimentale différents, dont un piège spécial développé en 2013. La méthode offre des avantages uniques, des temps de mesure notamment longs, offrant un potentiel futur pour des recherches eEDM plus sensibles et d'autres tests de physique fondamentale.

Cornell a consacré une grande partie de la dernière décennie à la quête eEDM.

"Une nouvelle physique des particules a été découverte à partir de mesures d'autres moments dipolaires de précision, " expliqua Cornell. " L'EDM est comme un grand télescope qui regarde les restes d'asymétrie laissés par le Big Bang il y a 14 milliards d'années. L'univers tel que nous le voyons aujourd'hui n'existe que parce qu'il y a longtemps, il y avait un peu plus de particules que d'antiparticules. Nous recherchons des fossiles modernes de cette ancienne asymétrie, et un candidat probable serait un électron déformé, pour que son image miroir soit différente. Le fait que nous n'ayons pas encore vu ce fossile est surprenant, mais c'est aussi un indice."

La technique JILA fait tourner des ions fluorure d'hafnium, molécules "polaires" avec une charge positive à une extrémité ("pôle") et une charge négative à l'autre pôle. Les molécules polaires peuvent être piégées et manipulées avec des champs électriques pour rester dans les états souhaités pendant des périodes relativement longues - 700 millisecondes dans la nouvelle expérience, près de 700 fois plus longtemps que les meilleures méthodes concurrentes (faisceaux thermiques d'atomes ou de molécules neutres).

Les chercheurs du JILA font tourner les champs électriques et magnétiques assez rapidement pour piéger les ions moléculaires, mais assez lentement pour que les ions s'alignent avec le champ électrique. Les ions tournent ensuite dans des micro-cercles individuels
tandis que les scientifiques mesurent leurs propriétés. Le champ électrique à l'intérieur des molécules amplifie le signal potentiel de l'eEDM, qui est la différence entre deux niveaux d'énergie magnétique.

Les chercheurs de JILA ont collecté 360,3 heures de données, dont 1, 024 mesures eEDM. L'équipe a utilisé diverses techniques pour trouver et corriger les erreurs systématiques.

Dans le futur proche, les chercheurs espèrent doubler leur sensibilité de mesure en utilisant un nouveau piège à ions, qui contiendra deux fois plus d'ions, les refroidir à un volume jusqu'à 100 fois plus grand, et utiliser un champ électrique rotatif plus uniforme.

La technique du champ tournant peut être utile dans d'autres expériences. Par exemple, les bits quantiques utilisés dans l'informatique quantique pourraient contenir des informations plus longtemps dans les niveaux d'énergie électrique et magnétique que dans les états quantiques plus couramment utilisés. En outre, la nouvelle technique pourrait être utilisée pour étudier les variations dans le temps des "constantes" fondamentales de la nature utilisées dans les calculs scientifiques.