Постоянная тонкой структуры (α) является фундаментальной константой, описывающей силу электромагнитного взаимодействия. Хотя считается, что эта константа неизменна, существует множество экспериментов и наблюдений, направленных на выявление возможных изменений ПТС на различных временных масштабах. Давайте рассмотрим несколько ключевых исследований и экспериментов в этой области.
1. Наблюдения Квазаров
Квазары — это чрезвычайно яркие активные ядра далеких галактик. Свет от квазаров проходит через межзвездное и межгалактическое вещество, прежде чем достичь Земли. Спектральные линии поглощения в спектрах квазаров можно использовать для исследования физических условий в прошлом.
В начале 2000-х годов группа Джона Уэбба из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии провела исследования с использованием спектров квазаров. Квазары — это очень яркие и удалённые объекты, свет от которых проходит через межгалактические облака газа, прежде чем достигнуть Земли.
Эти наблюдения показали возможные изменения на протяжении последних 6-12 миллиардов лет. Анализируя поглощение света в облаках газа, учёные обнаружили небольшие, но значимые отклонения в спектральных линиях, что могло указывать на изменение значения ПТС .
Анализ данных показал возможные изменения ПТС на уровне порядка одной миллионной в течение последних 6-12 миллиардов лет. Хотя результаты были спорными и подвергались критике, они стимулировали дальнейшие исследования и эксперименты
2. Окружающие Среды Металлов в Древних Звездах
В астрономии и астрофизике металлами принято считать все элементы тяжелее гелия. Металлы в атмосферах старых звезд могут предоставить информацию о значениях физических констант в прошлом. Химический состав и спектральные линии в атмосферах таких звезд зависят от значения ПТС.
Исследователи анализировали спектры старых звезд в галактиках и шаровых скоплениях, используя данные из различных обсерваторий, включая Very Large Telescope (VLT) и другие.
Некоторые исследования показали, что значения ПТС могли бы быть немного отличными в прошлом. Однако результаты пока не однозначны и требуют дальнейшей проверки
3. Лабораторные Исследования с Высокой Точностью
Эксперименты с атомными часами
Атомные часы обладают чрезвычайно высокой точностью и стабильностью, что позволяет учёным измерять возможные изменения фундаментальных констант на земных временных масштабах. Высокоточные лабораторные измерения с использованием атомных часов и других прецизионных инструментов могут помочь в выявлении изменений ПТС в современных условиях.
Один из таких подходов включает сравнение частот переходов в разных атомах и ионах с помощью высокоточных лазеров и атомных часов. В 2008 году исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) провели эксперименты, показывающие отсутствие значительных изменений ПТС в течение нескольких лет наблюдений
На Земле проводятся также лабораторные эксперименты, использующие ядерные и атомные переходы для выявления изменений ПТС. Эти эксперименты включают исследование спектров различных атомов и ионов, таких как Yb+ и Hg+, которые чувствительны к изменениям в фундаментальных константах.
Системы Оксида Кальция
В 2004 году другая группа учёных использовала спектры излучения систем оксида кальция для проверки изменений. Они анализировали спектральные линии, наблюдаемые в квазарах и галактиках на больших расстояниях. Их данные также указывали на возможные изменения значения постоянной тонкой структуры за космологическое время.
Исследования Метилового Спирта
В 2011 году учёные из Института Макса Планка использовали спектры метилового спирта для проверки изменений ПТС. Метиловый спирт имеет множество спектральных линий, которые чувствительны к изменению фундаментальных констант. Исследования межзвёздных молекул метилового спирта показали, что за последние 7 миллиардов лет значительных изменений в ПТС не произошло.
Заключение
Хотя результаты некоторых экспериментов предполагают возможность изменения ПТС, большинство данных все еще требуют дальнейшего подтверждения и уточнения. Современные лабораторные исследования предоставляют наиболее строгие ограничения на возможные изменения ПТС, но вопрос остается открытым и является объектом активных исследований в физике и космологии.
Что вы думаете о возможности изменения фундаментальных констант во времени? Какие последствия это может иметь для нашего понимания Вселенной? Поделитесь своими мыслями в комментариях!