Физики выявили изменчивость фундаментальной константы.

Австралийские физики обнаружили, что одна из фундаментальных физических констант, постоянная тонкой структуры, определяющая силу электромагнитного взаимодействия между частицами, заметно различается в зависимости от времени и места

Постоянная тонкой структуры (обозначается буквой α «альфа»), значение которой составляет примерно 1/137, была впервые определена германским физиком Арнольдом Зоммерфельдом как отношение скорости электрона на нижней круговой орбите к скорости света. В рамках квантовой теории физический смысл константы определяется как мера интенсивности взаимодействия между электрически заряженными частицами.

Как сообщает РИА Новости, Джон Вебб, Виктор Фламбаум и их коллеги из австралийского университета Нового Южного Уэльса в своей статье описали результаты измерения постоянной тонкой структуры в ходе анализа излучения квазаров - сверхъярких объектов, находящихся в миллиардах световых лет от Земли.

Группа Вебба еще в 1998 году начала эксперимент по поиску свидетельств изменчивости постоянной тонкой структуры. Ученые изучали спектры квазаров, излучение от которых путешествует миллиарды лет, в частности, проходя сквозь газовые облака. Изучая спектр поглощения в них, можно выяснить их химический состав, а также вычислить значение постоянной тонкой структуры.

Команда Вебба исследовала сотни квазаров на северном небе и пришла к ошеломляющему выводу, что миллиарды лет назад постоянная тонкой структуры была примерно на одну стотысячную меньше, чем сегодня. Однако тогда не все физики признали этот результат.

Теперь Вебб и его коллеги проанализировали излучение от 153 квазаров на южном небе с помощью телескопа VLT в Европейской южной обсерватории (Чили). Результат оказался еще более поразительным: оказалось, что постоянная тонкой структуры на южном небе 10 миллиардов лет назад была на одну стотысячную больше, чем сегодня.

Эта асимметрия между двумя полушариями, названный исследователями «австралийским диполем» - имеет очень большую статистическую значимость: есть только один шанс из 15 тысяч, что это случайное событие.

Пространственная изменчивость константы - новое свидетельство того, что электромагнитное взаимодействие нарушает принцип эквивалентности Эйнштейна, одну из фундаментальных основ теории относительности.

Существуют теоретические соображения, согласно которым эта константа может меняться. Так, ее вариативность может помочь создать теорию, которая сможет объединить все четыре фундаментальных взаимодействия - гравитационное, электромагнитное, а также сильное и слабое ядерные взаимодействия.

Наиболее сильные претенденты на звание единой теории поля, требуют, например, существования дополнительных пространственных измерений помимо обычных трех, а их существование может быть выявлено с помощью наблюдений за колебаниями постоянной тонкой структуры.

Кроме того, постоянная тонкой структуры и другие фундаментальные константы характеризуют массу и энергию связи элементарных частиц, в том числе, частиц темной материи. Если константы колеблются, относительное присутствие обычной материи, темной материи и темной энергии может различаться в разных областях Вселенной.

Это может проявляться как дополнительная анизотропия в космическом микроволновом фоне или как асимметрия в скорости расширения Вселенной.

Наиболее интригующий аспект этой работы может быть связан с так называемым антропным принципом, который гласит, что наше собственное существование обусловлено тем, что фундаментальные константы именно таковы, что они допускают существование материи, энергии, Вселенной и нас самих.

Если постоянная тонкой структуры варьируется в пространстве и во времени, это может означать, что человечество обязано своему существованию определенному месту и времени во Вселенной.