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科学家测量了遥远的过去（85亿年）中的基本常数α


标准模型有一定的差距。是的，它描述了所有基本粒子的电磁，弱和强相互作用。但这不包括重力。它没有回答暗物质是什么的问题。最重要的是，她无法解释为什么当前的基本物理常数具有这样的值。标准模型也无法解释或预测基本物理常数对诸如空间和时间之类的可变因素的依赖性。

因此，物理学家在逻辑上很想知道基本常数是否随时间变化。如果他们改变了，那么怎么做。由于该理论不能正确解释常数的值及其变化，因此唯一的科学方法仍然是-直接测量时空不同点的基本常数的值。

精细结构常数（PTS）是基本物理常数之一， 非常适合回答这个问题。 PTS确定原子能级值（分裂）的大小，并因此确定精细结构的形成-在其光谱线中一组狭窄和接近的频率。分裂是由于量子效应而发生的，量子效应是由于虚拟光子交换而导致原子的两个电子相互作用的结果。

精细结构常数是由其他基本常数的组合形成的无量纲的量。


事实证明，在测量PTS时，我们立即确定了几个基本常数之间的关系：普朗克常数，真空中的光速，π数和基本电荷。

如果测量结果表明TCP不同，那么过去的一个或多个以下常量一次就会不同：

  • 普朗克常数（来自上述TCP公式中的狄拉克常数）；
  • 真空中的光速；
  • pi（根据上述TCP公式中的Dirac常数）；
  • 元素电荷。

今天，众所周知，这些常数之比为

7.2973525664（17）×10 -3


（今天推荐的TCP值）。

但是过去发生了什么？

先前对精细结构常数的宇宙演化的一些研究表明，TCP随时间发生了显着变化。例如，在增量：

Δα/α ◦ =（-0,574±0.102）×10 -5至0.2≤Z≤3.7（见操作墨菲，MT，柯伦，SJ，＆韦伯，JK”。深为搜索High Redshift Molecular Absorption ”，2003，MNRAS，342，830）。

在过去的15年中，已经进行了通过遥视类星体中位于直接视线内的谱线对PTS进行的其他测量。

频谱测量


但是，如果一个基本常数随时间变化，那么我们可以假设其他基本常数可能会变化。基于宇宙的演化，如果这是一个持续的过程，那么它们现在应该改变。问题立即出现：哪些基本常数正在改变？

此外，有许多新理论正在尝试修正标准模型-最终将其与重力相结合。这些理论涉及基本常数随时间的变化。

对此主题进行了其他研究。剑桥大学天文研究所的天体物理学家RF Carswell和斯威本科技大学天体物理学与超级计算机中心的MT Murphy的SMKotuš，MT Murphy。他们的研究成果于2016年10月8日发表在《皇家天文学会月刊》上（doi：10.1093 / mnras / stw2543）。

像他们的前辈一样，他们还测量了遥远类星体光谱线中的精细结构。为了进行测量，我们选择了类星体（QSO）HE 0515–4414，在通往未来地球的途中，该类星体从时空经过了距我们85亿光年的星系。这是星空南半球中最亮的类星体，其红移超过z = 1。

测量表明，银河系中的精细结构常数与地球重合。这意味着在85亿年前的宇宙中，电磁学与现在的电磁学几乎相同。

科学家们认为，以前科学家对类星体光谱测量的数据不正确，是因为其他科学家使用的方法不是很准确，包括欧洲南方天文台的超大望远镜（VLT）上的紫外线和可见埃谢尔光谱仪。一项新研究的作者找到了一种使用另一台光谱仪调整该光谱仪读数的方法。他们建议，观察到的速度变化量（红移-谱线的变化）可以通过物体物理速度的差异来精确解释，而不能通过TCP增量来解释。作者确信，他们在所有以前的研究中消除了系统错误，这些研究表明TCP有所不同（这些研究大约有12个）。

该实验与其他实验数据相矛盾，但是它证实了标准模型，并且仍然不允许在统一理论的框架内将重力与其他类型的相互作用相结合。但是科学家肯定会继续这些尝试。在几年之内，他们将能够使用更精确的光谱仪来更精确地测量新望远镜上的类星体光谱。

假设标准模型仍然存在，科学家们仍然无法回答为什么在85亿年前基本物理常数与现在相同的问题。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN399311/

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