Время изменения структуры

Скачать файл - Время изменения структуры

Многие астрофизики неоднократно отмечали, что наблюдая Вселенную на сверхбольших космологических расстояниях мы можем не только судить о ее физическом состоянии в далеком прошлом, но и попытаться выявить изменение фундаментальных констант, если таковое имело место. Действительно, наблюдая, например, далекие квазары, мы видим свет, испущенный более десяти миллиардов лет назад, когда вселенная была гораздо моложе и физические законы в ней могли отличаться от современных. Одна из наиболее реальных возможностей — проверить, не изменилась ли с возрастом Вселенной постоянная тонкой структуры. Она является фундаментальным числом, определяющим силу электромагнитных взаимодействий. Как следует из названия, постоянная тонкой структуры описывает расщепление атомных уровней на несколько близких подуровней мультиплеты за счет эффектов специальной теории относительности. Свет далеких квазаров по дороге пересекает облака газа, где частично поглощается, при этом мы видим атомные уровни резонансного поглощения вещества облаков — они выедают линии в непрерывном спектре квазаров. Система линий каждого облака из-за расширения Вселенной имеет свое красное смещение, z, меньшее чем z квазара, наблюдаемого сквозь облако, но все-же соответствующее космологическим расстояниям и временам, то есть ранней Вселенной. Измеряя сразу несколько линий поглощения одного облака, можно определить и значение постоянной тонкой структуры в те времена. Такие исследования проводились разными группами, в частности, одно из наиболее детальных исследований было проведено в Астрофизическом секторе Физико-технического института им. Иванчук, Потехин и Варшалович в работе, опубликованной в году приводят верхнее значение на изменение постоянной тонкой структуры: Никаких изменений постоянной тонкой структуры до последнего времени найдено не было. Недавно появилась серия статей австрало-англо-американской группы авторов двое из которых в прошлом работали в Новосибирске: Измерялись линии поглощения различных многократно ионизованных элементов, таких как магний, железо, никель, хром, цинк, алюминий и кремний. По вертикали — относительное изменение постоянной тонкой структуры, по верхней горизонтальной оси — красное смещение, по нижней горизонтальной оси — соответствующий возраст вселенной в отношении к ее современному возрасту около 14 миллиардов лет. Как видно из рисунка, зависимость носит немонотонный характер. Черные кружки — измерения авторов, каждый кружок соответствует сразу нескольким измерениям на близких красных смещениях, что уменьшает статистические ошибки, показанные вертикальными линиями. Открытые значки показывают результаты, полученные другими методами. Конечно, преждевременно говорить о состоявшемся открытии изменения со временем одной из фундаментальнейших физических постоянных. Эти результаты должны быть тщательно проверены другими исследовательскми группами. Согласно современным научным представлениям, физические константы — такие, как скорость света, гравитационная постоянная, масса электрона и другие — являются фундаментальными постоянными Вселенной и не меняются ни во времени, ни в пространстве. Новые данные наблюдений, проведенных в Лундском университете, Швеция, поставили это утверждение под сомнение. Существуют относительные безразмерные константы, не зависящие от единиц измерения. Одной из таких констант является отношение между массой электрона и массой протона. Измерения, выполненные в Лундской Обсерватории, Швеция, под руководством проф. Свенерика Йохансена Sveneric Johansson показали, что другая относительная постоянная, называемая константой тонкой структуры, также изменяется со временем. Для изучения временных изменений этой константы, ученые использовали излучение квазаров — чрезвычайно мощных и ярких объектов, удаленных от Земли на миллиарды световых лет, и сравнили результаты с современными лабораторными данными. Когда свет квазара проходит через газовые туманности, в его спектре формируются характерные линии поглощения. Положение темных линий поглощения спектра определяется распределением химических элементов в туманностях. Исследования изменений линий, при сравнении с лабораторными спектрами тех же элементов, позволяет вычислить изменения в константе тонкой структуры. По предложению австралийских ученых во главе с Джоном Веббом John K. Webb , мы использовали спектры магния и более тяжелых элементов: Изменения отношения масс электрона и протона, а также константы тонкой структуры оказались очень малы, тем не менее, они были измерены. Постоянная тонкой структуры изменяется на несколько миллионных долей в течение шести миллиардов лет. Если результаты, полученные шведскими учеными, подтвердятся, встанет вопрос о кардинальном изменении существующей модели Вселенной. Именно поэтому Свенерик Йохансен считает, что результаты являются скорее обнадеживающими, чем настораживающими. Ученые также не могут прийти к единому мнению о том, что же случилось после Большого взрыва. Поэтому мы должны приветствовать любое новое знание, даже если оно не согласуется с существующей концепцией мироздания'.