Группа физиков представила доказательства того, что одна из фундаментальных физических констант - постоянная тонкой структуры - изменяется в пространстве и времени. Подтверждение этого факта будет означать, что физические законы "работают" не так, как принято считать сегодня. Статья ученых принята к печати в журнал Physical Review Letters, ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Коротко о работе пишет портал Physics World.
Постоянная тонкой структуры, которую также называют альфа, характеризует силу электромагнитных взаимодействий и, в частности, определяет, насколько крепко атомы удерживают свои электроны. Значение этой константы составляет 1/137, однако некоторые из существующих теорий предполагают, что оно может изменяться в пространстве и времени. Если этот факт будет доказан, то физикам придется иначе строить теории, объясняющие устройство Вселенной, в частности они будут вынуждены пересмотреть свои взгляды на создание теории, объединяющей четыре основных фундаментальных физических взаимодействия - электромагнитное, гравитационное, сильное и слабое.
К настоящему моменту несколько коллективов исследователей обнародовали доказательства того, что значение альфа в прошлом отличалось от современного, однако эти данные были весьма противоречивыми. В одной из работ ученые анализировали свет, достигающий Земли от удаленных квазаров - галактик, в центре которых находится сверхмассивная черная дыра. Путешествуя по Вселенной, излучение квазаров проходит сквозь облака газа и пыли и частично поглощается ими. Так как особенности поглощения зависят от значения альфа, анализируя приходящий на Землю свет от квазаров, ученые могут оценить значение постоянной тонкой структуры на больших расстояниях от Солнечной системы и в далеком прошлом (так как свет перемещается с конечной скоростью, анализируя излучение от далеких объектов, физики узнают, какими они были много лет назад).
В ранних работах ученые анализировали излучение при помощи телескопа Keck на Гавайских островах и показали, что значение альфа в прошлом было чуть меньше, чем сейчас. Авторы нового исследования работали с массивом телескопов VLT (Very Large Telescope - Очень Большой Телескоп) в Чили. Они проанализировали свет от 153 квазаров и установили, что в молодой Вселенной постоянная тонкой структуры была несколько больше, чем в настоящее время. Так как телескоп Keck "смотрит" на небосвод северного полушария, а VLT - южного, данные этих двух исследований указывают, что значение альфа изменяется не только во времени, но и в пространстве.
Если сделанный в новой работе вывод подтвердится, то сторонники так называемого антропного принципа получат новые доказательства его правомерности. Этот принцип подразумевает, что наблюдаемая Вселенная является уникальной, так как сочетание фундаментальных констант в ней делает возможным существование человека. Небольшое смещение любой из них привело бы к тому, что человечество или даже звезды и планеты в том виде, в каком мы их знаем, не смогли бы образоваться.