Une mesure de l'asymétrie de la distribution de charge dans des particules comme les protons et les deutérons, sensible à la nouvelle physique au-delà du modèle standard.Le moment dipolaire électrique (MDE) d'une particule mesure la séparation entre ses distributions de charge positive et négative, même lorsque la particule est au repos. Pour une sphère de charge parfaite, le MDE serait nul, mais toute asymétrie—comme une légère « forme de poire »—produit un MDE non nul. Dans le modèle standard de la physique des particules, les MDE sont prédits comme étant extrêmement faibles, mais de nombreuses théories au-delà du modèle standard (telles que la supersymétrie) prédisent des valeurs beaucoup plus grandes. Par conséquent, mesurer un MDE est un « indice irréfutable » puissant pour la nouvelle physique, car tout écart significatif par rapport à la prédiction du modèle standard indiquerait des particules ou des forces non découvertes.
Le concept a été introduit par Purcell et Ramsey en 1950, qui ont proposé de mesurer le MDE du neutron. Les premières limites ont été établies dans les années 1960, et depuis lors, les expériences ont abaissé la borne supérieure, sans détection à ce jour—mais chaque résultat nul contraint les théories de la nouvelle physique.
Pour mesurer un MDE, les physiciens placent des particules (comme des protons, des neutrons ou des deutérons) dans un champ électrique intense et recherchent une infime précession de leur spin, analogue à la manière dont une toupie vacille dans un champ gravitationnel. Le défi est que l'effet est minuscule, donc les expériences utilisent des atomes ultra-froids, des ions piégés ou des faisceaux moléculaires pour maximiser la sensibilité. Les titres des corpus mentionnent des systèmes spécifiques : le MDE du noyau de tantale-181, le deutéron (une paire proton-neutron) et les expériences sur « l'électron tordu ». Ces mesures exigent une précision extrême et un contrôle rigoureux des champs magnétiques, c'est pourquoi elles sont souvent réalisées dans des laboratoires dédiés.
Les recherches de MDE sont utilisées pour tester la violation de CP (l'asymétrie entre la matière et l'antimatière) et pour contraindre les modèles de physique des particules au-delà du modèle standard, ce qui est essentiel pour expliquer pourquoi l'univers contient plus de matière que d'antimatière.
La meilleure limite actuelle sur le MDE de l'électron, issue de l'expérience ACME, est si précise que si l'électron était agrandi à la taille de la Terre, la séparation des charges serait inférieure à la taille d'un atome unique.
| a | variable | anomalous magnetic moment — moment magnétique anormal |
| g | variable | Landé g-factor — lande g factor |
| \tilde{\mu} | variable | Corrected distance modulus or magnitude — distance modulus |
| \mu | variable | Original distance modulus or magnitude — distance modulus |
| A_D | variable | Amplitude of dipole anisotropy — sans dimension |
| \hat{n} | variable | Unit vector in the direction of observation — direction |
| \hat{p} | variable | Unit vector pointing toward the dipole axis — direction |
| \cdot | opérateur | Scalar product of two vectors — produit scalaire |
| B(E1) | variable | Electric dipole reduced transition probability — reduced transition probability coulomb squared metre squared |
| Z | variable | Atomic number (number of protons) — atomic number |
| e | variable | Elementary charge — charge élémentaire coulomb |
| ⟨r²⟩ | variable | Mean square radius of the charge distribution — mean square radius metre squared |
| π | constante | Ratio of a circle's circumference to its diameter — pi = 3.14159 |
| δ(t) | variable | separation between trajectories at time t — separation |
| δ₀ | variable | initial separation between trajectories — separation |
| λ | variable | Lyapunov exponent — lyapunov exponent per second |
| t | variable | time — temps second |
| I | variable | Moment of inertia about the axis — moment d'inertie kilogram metre squared |
| r | variable | Perpendicular distance from the axis to mass element — distance metre |
| dm | variable | Infinitesimal mass element — masse kilogram |
| ∫ | opérateur | Integration over the entire body — opérateur intégral |
