Постоянна ли постоянная тонкой структуры альфа?
Современная наука опирается на постоянство ряда физических величин — таких, например, как скорость света. К числу таких величин относится и так называемая постоянная тонкой структуры альфа, характеризующая силу электромагнитного взаимодействия. Ученые давно спорят, действительно ли постоянна эта постоянная, и вопрос этот серьезно влияет на наши научные представления об окружающей нас Вселенной. И вот международая исследовательская группа во главе с Университетом Южного Уэльса решила прояснить этот вопрос с помощью белого карлика G191-B2B.
С целью измерения силы электромагнитного взаимодействия альфа этого белого карлика, команда ученых во главе с доктором Джулианом Беренгутом (Julian Berengut) воспользовалась телескопом Хаббл. Проведенное до этого изучение света, идущего от далеких квазаров, навело группу на подозрение, что значение постоянной в разных уголках вселенной может отличаться.
«Идея, что законы физики различны в разных уголках космос — это очень серьезное заявление, и оно должно быть подкреплено убедительными доказательствами», говорит Джулиан.
«Белый карлик был выбран для исследования потому, что экзотические скалярные энергетические поля могут влиять на альфу там, где гравитация является очень сильной. Скалярные поля — это формы энергии, которые часто появляются в физических теориях, пытающихся примирить стандартную модель элементарных частиц с эйнштейновской общей теории относительности. Замерив альфа возле белого карлика и сравнив его со значением, полученным в лабораторных условиях, мы можем выяснить — действительно ли существуют скалярные поля, способные повлиять на значение альфы.»
Белые карлики — это звезды в последней стадии своего развития. Они, как правило, имеют массу, сопоставимую с солнечной, но при этом их размеры и, соответственно, светимость в сотни или тысячи раз меньше нашего Солнца. Плотность у белых карликов почти в миллион раз превышает плотность обычной звезды. В рамках своего исследования ученые изучили поглощение света ионами никеля и железа в атмосфере белого карлика G191-B2B. Несмотря на очень сильное гравитационное поле, радиация удерживает ионы над поверхностью звезды.
«Спектр поглощения позволяет нам определить значение альфы с высокой точностью. Мы обнаружили, что разница между альфой в сильном гравитационном поле белого карлика и его значением на Земле меньше одной десятитысячной», поясняет доктор Беренгут.
«Это означает, что любые скалярные поля, присутствующие в атмосфере звезды, оказывают на электромагнитные силы слабое воздействие.» Ученый считает, что для дополнения высокоточных астрономических данных необходимы более точные измерения ионов железа и никеля на Земле.
«Тогда мы сможем измерить любое изменение в альфа вплоть до одной миллионной. Это и поможет выяснить — действительно ли альфа является постоянной», заключает физик.