Los científicos midieron la constante fundamental α en el pasado distante (8.500 millones de años)
El modelo estándar tiene ciertas lagunas. Sí, describe las interacciones electromagnéticas, débiles y fuertes de todas las partículas elementales. Pero no incluye la gravedad. No responde a la pregunta de qué es la materia oscura. Y lo más importante, ella no puede explicar por qué las constantes físicas fundamentales actuales tienen tales valores. El modelo estándar tampoco puede explicar o predecir la dependencia de las constantes físicas fundamentales de factores variables como el espacio y el tiempo.Por lo tanto, los físicos se preguntan lógicamente si las constantes fundamentales han cambiado con el tiempo. Y si cambiaron, entonces cómo. Como la teoría no puede explicar adecuadamente los valores de las constantes y su cambio, el único método científico sigue siendo la medición directa del valor de las constantes fundamentales en diferentes puntos en el espacio-tiempo.La constante de estructura fina (PTS), una de las constantes físicas fundamentales, es muy adecuada para responder esta pregunta . PTS determina el tamaño del valor (división) de los niveles de energía de un átomo y, en consecuencia, la formación de una estructura fina, un conjunto de frecuencias estrechas y cercanas en sus líneas espectrales. La división se produce debido al efecto cuántico, la interacción de dos electrones de un átomo como resultado del intercambio de fotones virtuales.La constante de estructura fina es una cantidad adimensional formada por una combinación de otras constantes fundamentales.Resulta que al medir el PTS, determinamos inmediatamente la relación entre varias constantes fundamentales: la constante de Planck, la velocidad de la luz en el vacío, el número pi y la carga eléctrica elemental.Si las mediciones muestran que el TCP era diferente, una vez en el pasado una o más de las siguientes constantes fueron diferentes:- Constante de Planck (de la constante de Dirac en la fórmula TCP anterior);
- velocidad de la luz en el vacío;
pi (de la constante de Dirac en la fórmula TCP anterior);- Carga eléctrica elemental.
Hoy se sabe con precisión que la relación de estas constantes es7.2973525664 (17) × 10 −3
(Este es el valor TCP recomendado hoy).¿Pero qué pasó en el pasado?Algunos estudios previos de la evolución cósmica de la constante de estructura fina indicaron un cambio significativo en el TCP a lo largo del tiempo. Por ejemplo, para tal delta:∆α / α ◦ = (−0.574 ± 0.102) × 10 −5 para 0.2 ≤ z ≤ 3.7 (consulte Murphy, MT, Curran, SJ y Webb, JK " Búsquedas profundas para Absorción molecular de alto desplazamiento rojo ", 2003, MNRAS, 342, 830).A lo largo de 15 años, se han llevado a cabo otras mediciones de STP por líneas espectrales en quásares distantes que están en línea de visión directa.Medida de espectroPero si una constante fundamental cambia con el tiempo, entonces podemos suponer que otras constantes fundamentales pueden cambiar. Según la evolución del universo, deberían cambiar ahora, si este es un proceso continuo. La pregunta surge de inmediato: ¿qué constantes fundamentales están cambiando?Además, hay muchas teorías nuevas que están tratando de arreglar el Modelo Estándar, para finalmente combinarlo con la gravedad. Y estas teorías implican un cambio en las constantes fundamentales a lo largo del tiempo.Se realizó una investigación adicional sobre este tema .Astrofísicos RF Carswell del Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge y SM Kotuš, MT Murphy del Centro de Astrofísica y Supercomputación de la Universidad Tecnológica de Swinburne. Su trabajo fue publicado el 8 de octubre de 2016 en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (doi: 10.1093 / mnras / stw2543).Al igual que sus predecesores, también midieron las finas estructuras en las líneas espectrales de un cuásar distante. Para la medición, elegimos el cuásar (QSO) HE 0515–4414, desde el cual la luz en el camino hacia la Tierra futura pasó a través de una galaxia a 8.500 millones de años luz de distancia en el espacio-tiempo. Este es el cuásar más brillante con un desplazamiento al rojo de más de z = 1 en el hemisferio sur del cielo estrellado.Las mediciones mostraron que la estructura fina constante en la galaxia coincide con la tierra. Esto significa que hace 8.500 millones de años en nuestro universo, el electromagnetismo era casi lo mismo que ahora.Los científicos creen que los datos incorrectos de mediciones anteriores del espectro del cuásar se explican por el hecho de que otros científicos utilizaron métodos poco precisos, incluido el espectrógrafo Ultravioleta y Visual Echelle en el Very Large Telescope (VLT) en el Observatorio Europeo Austral. Los autores de un nuevo estudio encontraron una manera de ajustar las lecturas de este espectrógrafo utilizando otro espectrógrafo. Sugirieron que la velocidad delta observada (desplazamiento al rojo - desplazamiento de líneas espectrales) se explica precisamente por la diferencia en la velocidad física de los objetos, y no por el delta TCP. Los autores están seguros de que eliminaron un error sistemático en todos los estudios anteriores que mostraron una diferencia en el TCP (hay aproximadamente una docena de estos estudios).Este experimento contradice otros datos experimentales, pero confirma el Modelo Estándar y aún no permite combinar la fuerza de gravedad con otros tipos de interacciones dentro del marco de una teoría unificada. Pero los científicos están seguros de continuar con estos intentos. En unos pocos años, podrán medir con mayor precisión el espectro de los quásares en nuevos telescopios con espectrógrafos más precisos.Asumiendo que el Modelo Estándar ha sobrevivido, los científicos aún no tienen respuesta a la pregunta de por qué, hace 8.500 millones de años, las constantes físicas fundamentales eran las mismas que ahora. Source: https://habr.com/ru/post/es399311/
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