Две группы физиков на протяжении последних лет провели целый ряд аккуратных экспериментов в надежде обнаружить непостоянство природных констант, до сих пор считавшихся не изменяющимися со временем. До настоящего момента данные на эту тему добывались астрофизическими методами и указывали на возможность подобных вариаций.
Практически все в этой Вселенной основано на небольшом числе фундаментальных констант. Этот набор определяет, например, силу гравитационного и электромагнитного взаимодействия, а также значения масс субатомных частиц. Благодаря стабильности всех этих значений атомы устойчивы, звезды невозмутимо сияют в небесах и жизнь продолжается. Но почему-то некоторых ученых это положение вещей сильно смущает.
Если бы фундаментальные константы были совсем немного отличны от их текущих значений, Вселенная, возможно, никогда не породила бы ничего, кроме бесформенного "болота", заполненного теплым однородным "супчиком" из энергии и вещества. Космологические рамки, в которые нашему миру пришлось вписаться при своем рождении, чтобы породить такое разнообразие форм (и, в конечном счете, жизнь и разумную жизнь), столь узки, что заставили некоторых астрофизиков заговорить о так называемом "антропном принципе" и даже вспомнить об идее разумного Создателя. Кроме того, в последние годы ученые начали задаваться очень странным на первый взгляд вопросом: а были ли эти константы в точности теми же самыми, когда приблизительно 13 млрд лет назад родились время и пространство?
В конце концов, текущие теории, которые призваны объединить эйнштейновскую относительность с квантовой механикой и тем самым решить одну из сверхзадач всей современной физики, привели к шокирующему предсказанию: фундаментальные константы не только могут, но даже обязаны изменяться спустя какое-то время.
Чтобы разобраться во всех этих подозрениях, были предприняты попытки заглянуть в далекое прошлое, чтобы там обнаружить изменение одной из таких мировых констант, а именно постоянной тонкой структуры, обозначаемой "альфой" (составляет примерно 1/137,03604). Эта константа отвечает за взаимодействие света с веществом. Предположение о потенциально возможном изменении ее значения со временем является особенно провокационным, потому что подразумевает неправоту теории Альберта Эйнштейна. Теория относительности утверждает, что скорость света в вакууме всегда постоянна. Если "альфа" принимала различное значение сегодня и миллиарды лет тому назад, то, следовательно, скорость света также изменялась со временем.
Семь лет назад американский физик Фриман Дайсон (Freeman Dyson) изучал продукты радиоактивного распада в уникальном естественном ядерном реакторе в Габоне (цепная реакция в отложениях урана там протекала приблизительно 2 млрд лет назад). Дайсон использовал полученные данные, чтобы оценить древнее значение "альфы". Согласно его заключению, прежнее значение постоянной тонкой структуры, скорее всего, не отличалось от современного (возможная погрешность не превосходит одной десятимиллионной, то есть изменение значения константы не превышает 0,5x10-16 в год.
А вот два года назад появились новые данные из астрономических наблюдений: были обнаружены крошечные изменения в длинах световых волн от отдаленных квазаров (свет от этих объектов провел в пути приблизительно 10 млрд лет, прежде чем достичь приборов). Часть фотонов провзаимодействовала с атомами в попавшихся на пути газовых облаках, и моделирование такого поглощения на тех же длинах волн в лабораторных условиях показало, что значение "альфы" 10 млрд лет назад, возможно, было больше нынешнего примерно на семь миллионных.
И вот теперь новый поворот. Гарольд Марион (Harold Marion) вместе с коллегами из Парижской обсерватории (Observatoire de Paris) во Франции и американец Джеймс Бергквист (James Bergquist) с сотрудниками из Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology) в Колорадо исключили любые изменения этой константы, превышающие 7x10-15 - 7x10-16 в год. Эти две группы определяли значения постоянной в лабораторных условиях с помощью атомных (иначе говоря, квантовых) часов. Самые лучшие из известных часов обладают точностью, позволяющей им ошибаться не более чем на одну секунду за несколько миллионов лет. В таких часах роль маятника играют наиболее стабильные квантовые переходы между энергетическими уровнями атомов или молекул (атомы поглощают радиацию с точно определенной частотой, которую можно измерить, и эти частоты используются как общепринятые мировые стандарты). Если бы постоянная тонкой структуры менялась со временем, это привело бы к заметному изменению частот поглощения в течение уже нескольких лет. Исследователи ничего подобного не обнаружили.
Источник:
Lab tests tenets' limits - Nature News Service
