О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина
Читайте нас:
Доступное в России зеркало Граней: https://grani-ru-org.appspot.com/Society/Science/m.104866.html

статья Авторитет фундаментальных констант вновь поставлен под сомнение

Максим Борисов, 24.04.2006
Реклама

Изображение с сайта www.nat.vu.nl/~wimu/NatCont-Eng.html

Космологи обнаружили свидетельства того, что одна из фундаментальных природных констант - соотношение масс протона и электрона mp/me, - возможно, немного изменилась за последние 12 миллиардов лет. Соответственно, под вопросом оказывается постоянство и других "постоянных". Если открытие подтвердится, то физики будут вынуждены радикально пересмотреть многие общепризнанные теории. Все это также может оказать решающую поддержку теории суперструн, которая предсказывает наличие в нашей Вселенной дополнительных "свернутых" (компактифицированных) пространственных измерений.

Нужно отметить, что за последнее время ученые уже не первый раз подвергают сомнению незыблемый когда-то статус универсальных физических постоянных, рассматривают возможность их изменения со временем, по ходу развития нашей Вселенной. Наиболее часто сомневались в истинном постоянстве безразмерной постоянной тонкой структуры "альфы" (α), которая отвечает за взаимодействия света с электронами (определяет величину тонкого расщепления энергетического уровня атома на ряд подуровней, вызванного влиянием на энергию электрона в атоме релятивистской зависимости массы от скорости). Некоторые физики утверждали, что они смогли зарегистрировать изменения "альфы", в то время как другие показывали, что в пределах точности современных экспериментов подобные изменения зарегистрировать на самом деле не удается.

Отношение массы протона к массе электрона относится к числу самых странных констант. Нет никаких внятных объяснений тому факту, что масса протона именно в 1836,15267261 раз (современное значение) больше массы электрона, и никак иначе. Эта постоянная отвечает за действие ядерных сил - сильного взаимодействия, скрепляющего воедино протоны и нейтроны в атомных ядрах, она также ответственна за связь между кварками - стандартными мельчайшими "кирпичиками" вещества, из которых составлены, в частности, всем известные протоны и нейтроны (и большинство других элементарных частиц).

Вариации "мю" (μ = mp/me) обнаружили исследователи Лазерного центра LCVU Амстердамского свободного университета (Vrije Universiteit Amsterdam) в Нидерландах и Южной европейской обсерватории (European Southern Observatory - ESO) в Чили. Они выявили их путем сравнения спектра молекулярного водорода в лабораторных условиях (когда газовую камеру пронзает лазерный луч) с тем, что наблюдается в квазарах, находящихся от нас на расстоянии в 12 миллиардов световых лет. Спектральные параметры (рисунок линий поглощения) определенным образом зависят от отношения масс протонов и электронов в молекуле водорода (публикация в журнале Physical Review Letters - PRL (vol 96, p 151101)).

Группа астрономов, работавших на Очень Большом Телескопе (Very Large Telescope - VLT) в Атакаме (на горе Паранал) и исследовавшая спектры двух далеких квазаров (Q0405-443 и Q0347-383) с помощью спектрографа UVES, включала Александра Иванчика, физика-теоретика из петербургского Физико-технического института имени А.Ф.Иоффе, и профессора Патрика Петитджина (Patrick Petitjean), астронома из Парижского астрофизического института (Institute d'Astrophysique de Paris, France). Свет квазаров проходит сквозь облака из молекулярного водорода и доносит до нас информацию о Вселенной, какая она была в глубокой юности, свыше десятка миллиардов лет назад (в возрасте примерно 1,7 миллиарда лет).

"Согласно нашему заключению, отношение массы протона к электрону, возможно, уменьшилось на 0,002% за прошедшие 12 миллиардов лет", - сообщил руководитель голландской "лазерной" научной группы Вим Убахс (Wim Ubachs). Уверенность в результате (статистическая значимость) составляет 99,7% (а на странице проекта приводится стандартное отклонение (сигма) - порядка 3,5). По сравнению с предыдущими исследованиями точность полученных данных удалось увеличить в сотни раз. Впрочем, известны случаи получения "статистически значимого" результата буквально "из ничего". Обсуждению одного такого случая посвящена, например, данная заметка.

"Этот результат чрезвычайно интересен, если он верен, - говорит Тибо Дамур (Thibault Damour) из французского Института передовых научных исследований (IHES), один из авторов исследования 1996 года, не подтвердившего изменений со временем постоянной тонкой структуры "альфы".

Если верить авторам статей на эту тему, то любые изменения mp/me со временем можно было бы трактовать в пользу теорий, предполагающих существование дополнительных скрытых измерений (созданных в рамках теории великого объединения - Grand Unified Theory). Ведь поскольку эти измерения постепенно эволюционируют (по аналогии с нашей расширяющейся трехмерной Вселенной), то "так называемые константы" также должны были бы меняться в пространстве и во времени. Так что это вовсе не протоны со временем "худеют", а дополнительные измерения "меняют форму". Другой вариант: мы наблюдаем последствия постепенного замедления скорости света. Собственно, многочисленные варианты струнной теории позволяют обеспечивать ей такую "гибкость", что любая "новая физика" всегда смело может утверждать, что она "поддерживает" некоторую вдохновленную "стринговой теорией" модель. И само по себе это служит неизбывным укором "суперструнщикам".

Большинство специалистов все-таки считает, что с далеко идущими выводами спешить не следует, тем более, что точность измерений лежит практически на пределе возможностей современной техники (требуется по крайней мере изучить большее количество квазаров и водородных облаков и производить более длительные исследования). "Экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств, и подобных свидетельств пока еще не предоставлено, - говорит физик-теоретик Виктор Фламбаум (Victor Flambaum) из австралийского Университета штата Новый Южный Уэльс (University of New South Wales). - Этот результат должен быть подтвержден другими группами прежде, чем можно будет говорить о революции в космологии". 7 лет назад группа, в которую входил Фламбаум, также объявила о возможных вариациях постоянной тонкой структуры (это было в 1999 году, а возглавлял ту группу австралийский астрофизик Джон Вебб (John Webb)). Как ни странно, Петитджин и его коллеги изменений в постоянной тонкой структуры в своей работе как раз и не зарегистрировали...

Источники:
Another fundamental constant accused of changing - New Scientist
A universal constant on the move - Nature
Skewed Starlight Suggests Particle Masses Changed Over Eons - Science
Some (atomic) fundamentals may change as time goes by - USA Today
Indication of a cosmological variation of the proton-electron mass ratio based on laboratory measurement and reanalysis of H2 spectra - reprint (PDF)
Fundamental Constant Possibly Inconsistent - Slashdot

Максим Борисов, 24.04.2006


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама




Выбор читателей