Новинки техники
|
Физические константы меняются
со временем? В основе физических законов Вселенной лежит несколько так называемых <фундаментальных> постоянных. К их числу относятся, например, гравитационная постоянная, скорость света, элементарный заряд, масса покоя электрона. Одной из таких констант, играющих важную роль в астрофизике, является постоянная тонкой структуры, значение которой составляет 1/137,03599958. Эта константа, в свою очередь, представляет собой комбинацию трех других постоянных - заряда электрона, постоянной Планка и скорости света. Она определяет силу электромагнитных взаимодействий элементарных частиц и, в частности, описывает расщепление атомных уровней на несколько близких подуровней. Проблема постоянства физических законов и констант во
времени относится к разряду основополагающих. Ответ на этот вопрос можно
получить, наблюдая объекты Вселенной на сверхбольших расстояниях. Один
из методов состоит в следующем. Свет далеких квазаров на своем пути
пересекает облака газа, где частично поглощается. При этом в спектре
появляются атомные уровни резонансного поглощения вещества облаков -
они словно <выедают> линии в непрерывном спектре квазаров. Система
линий каждого облака из-за расширения Вселенной имеет свое красное смещение,
меньшее, чем у квазара, наблюдаемого сквозь облако, но все же соответствующее
космологическим расстояниям и временам, то есть ранней Вселенной. Измеряя
сразу несколько линий поглощения Идея проверки постоянной тонкой структуры высказывалась еще в 1950 - 1960 годах российским физиком Ландау и американским физиком российского происхождения Гамовым, но только с усовершенствованием техники спектрального анализа оказалось возможным осуществить ее на практике - относительное изменение постоянной оценивается на уровне от тысячных до миллионных долей. В настоящее время этим вопросом занимаются несколько исследовательских групп. Одна из них под руководством Патрика Птижана (Patrick Petitjean)
из Парижского астрофизического института в 2004 г., изучив данные наблюдений
18 квазаров при помощи 8,2 метрового телескопа обсерватории Парана в
Чили, пришла к выводу о том, что постоянная тонкой структуры стабильна
с высокой точностью. В апреле 2005 г. этот результат был подтвержден
Джеффри Ньюменом (Jeffrey Newman) из национальной лаборатории им. Лоуренса
в Беркли на основании изучения эмиссионных спектров галактик - правда,
лишь до расстояния 7 млрд. световых лет. Однако, как сообщает ScienceDaily,
результаты последних наблюдений еще более далеких квазаров, выполненные
под руководством Майкла Мэрфи (Michael Murphy) из Кембриджского университета
при <Если это открытие подтвердится, оно окажет революционное влияние на всю современную физическую картину мира от субатомного до макроскопического уровней, - утверждает г-н Мэрфи. - Это связано с тем, что в данный момент наше понимание Вселенной основано на так называемой <стандартной модели>, которая изначально не предполагает изменение физических законов. Ее пересмотр приведет к необходимости создания нового математического аппарата для описания более обобщенной картины мира, о которой мы пока даже не подозреваем. Однако, возможно, современная наука уже приблизилась к этому. В частности, в теории струн или М-теории, где сделана попытка объединить все известные силы в природе (гравитацию, электромагнетизм, сильное и слабое ядерные взаимодействия), предполагается изменение значений фундаментальных постоянных, а также постулируя существование дополнительных измерений пространства - до 20. Согласно этим экзотическим теориям, дополнительные измерения находятся в <свернутом> состоянии и имеют свойство менять масштаб с течением времени, что проявляется в виде изменения фундаментальных постоянных>. Тем не менее, подчеркивает автор открытия, <экстраординарные утверждения нуждаются в экстраординарных доказательствах>. <Конечно, в будущем можно повторить наши наблюдения на другом, более совершенном телескопе, - считает г-н Мэрфи, - чтобы убедиться в отсутствии систематических ошибок. Но более убедительным свидетельством может стать эксперимент совершенно иного типа - например, сверхточное измерение флуктуаций реликтового излучения или точное определение содержания элементов, которые образовались в результате Большого Взрыва. |