Фундаментальная физическая константа может оказаться непостоянной

Астрофизики выяснили, что одна из фундаментальных физических величин может различаться в разных уголках Вселенной. Речь о так называемой постоянной тонкой структуры (ПТС) — константе, которая используется для характеристики силы электромагнитного взаимодействия. На это указали наблюдения за квазаром.

Понятие ПТС было введено еще в 1916 году как мера релятивистских поправок при описании атомных линий спектра в модели атома Бора. Эта постоянная характеризует взаимодействие материи с электромагнитным излучением. В последнее десятилетие физики активно спорят о том, могло ли значение ПТС меняться со времен образования Вселенной.

Астрофизические наблюдения за квазаром J1120+0641, проведенные при помощи Очень большого телескопа (Very Large Telescope) в Чили, показали, что величина ПТС в «молодой Вселенной» может отличаться от принятой в научном сообществе. Объект J1120+0641 находится почти в 13 миллиардах световых лет от Земли; ученые могут видеть его в том состоянии, в котором он располагался лишь через 800 миллионов лет после Большого взрыва.

При помощи установленного на телескопе сверхчувствительного спектрографа X-SHOOTER астрофизики изучили расположение определенных «темных» линий спектра квазара и измерили значение ПТС в четырех различных точках космоса, через которые на пути к нашей планете проходит свет J1120+0641. Результаты наблюдений исследователи опубликовали в журнале Science Advances.

«Если собрать все данные воедино, то электромагнетизм, видимо, постепенно усиливается, чем дальше [в космос] мы смотрим, в то время как в противоположном направлении он постепенно ослабевает, — говорит один из авторов статьи, австралийский астрофизик Джон Уэбб из Университета Нового Южного Уэльса. — В других направлениях в космосе постоянная тонкой структуры остается неизменной». Исходя из этих данных, Вселенная, в которой мы существуем, может иметь своего рода дипольную структуру, на разных концах которой сосредоточены противоположные заряды.

По словам ученых, о значении этого открытия для фундаментальной физики говорить пока рано. Данные наблюдений должны пройти несколько проверок. Но если ошибки нет, то вполне возможно, что ученым придется пересмотреть Теорию Великого объединения, которая совмещает различные модели, единым образом описывающие четыре фундаментальных взаимодействия.

«Наша стандартная модель космологии основана на изотропной Вселенной, которая статистически одинакова во всех направлениях, — комментирует Джон Уэбб. — Если такие фундаментальные принципы [как постоянная тонкая структура] оказываются только хорошими приближениями, это открывает путь некоторым захватывающим новым идеям в физике».

Ранее мы писали о том, что наблюдения за нейтрино могут помочь объяснить доминирование вещества над антивеществом в нашей Вселенной, а на поверхности золота удалось обнаружить уникальные частицы.