Vo vesmíre je číslo, ktoré my ľudia nazývame alfa - alebo konštanta jemnej štruktúry. Ak by bola hodnota alfa trochu iná, vesmír, ako ho poznáme, by neexistoval - vy, ja a všetci na Zemi by ste tu neboli. Niektorí fyzici nedávno uviedli, že hodnota alfa sa od Veľkého tresku pomaly mení. Iní, vrátane Jeffrey Newmana z Národného laboratória Lawrence Berkeleyho, majú dobré dôkazy o tom, že alfa zostal nezmenený najmenej 7 miliárd rokov.
Vypočujte si rozhovor: Alfa, stále konštantné po všetkých týchto rokoch (3,3 MB)
Alebo sa prihláste na odber podcastu: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Môžete mi dať náter na Alphu?
Jeffery Newman: Alfa je teda jednou z konštánt, ktorá popisuje silu základnej sily; existujú 4 základné sily: elektromagnetizmus, slabá sila, silná sila a gravitácia a Alfa v podstate určuje silu elektromagnetickej sily v porovnaní s ostatnými 4. Ako taký, je to veľmi základná súčasť kvantovej teórie, ako tieto sily fungujú. a ako merajú energiu (a) ako merajú čas vo vesmíre.
Fraser: Čo na tom závisí vo vesmíre; Ako by sa vesmír líšil, keby bol Alfa iný?
Newman: Pretože Alpha určuje, aká silná je elektromagnetická sila; to je sila, ktorá drží atómy pohromade; to je sila, ktorá spôsobuje, že veci interagujú so svetlom, takže ak sila (Alpha) mala rôznu silu, atómy by sa nedržali spolu, alebo by sa mohli držať spolu príliš silne, aby umožnili chemické interakcie. Aj keby svetlo a atómy neinteragovali veľmi dobre, bolo by napríklad ťažké vidieť to, ako to robíme my. Je to nevyhnutné pre náš život. Pretože je tak zásadný, má dopady všade, kde by ste neočakávali, že to môže mať vplyv na takmer každú interakciu, ktorú podstúpi atóm alebo ako je atóm štruktúrovaný.
Fraser: Odkiaľ pochádza predpoveď, že Alfa by mala zostať konštantná od Veľkého tresku? Prečo to bolo dokonca otvorené špekuláciám?
Newman: Všeobecne sa očakávalo, že to bola univerzálna konštanta vesmíru. V skutočnosti existovali predpovede, že to nie je len konštanta, ale veľmi jednoduchá konštanta, ktorá by bola celým číslom; č. 136 alebo čokoľvek č. 137. Na chvíľu sa považovalo za hodnotu; nie 137,1, ale dokonca 137. Ukázalo sa, že ide o numerológiu; neplatilo to pravda, ale je to hodnota, ktorá pochádza z ničoho nič, ale je základnou súčasťou štandardného modelu fyziky častíc a všetky ostatné štandardné hodnoty fyziky častíc sú veci ako hmotnosť elektrónu, veľmi základné vec. Očakávali by sme, že budú čísla, ktoré opisujú vesmír ako celok, a ak opisujú vesmír ako celok, mali by opísať, že by ho mali opísať kedykoľvek a kdekoľvek. Iba v posledných 20 rokoch, keď existujú teórie zjednotenia, ktoré predpovedajú mnoho ďalších rozmerov; Existujú teórie, ktoré tiež predpovedajú, že konštanty vesmíru, ako ich vnímame, sú ovplyvňované prítomnosťou týchto extra dimenzií a v priebehu času alebo nad priestorom, hodnoty týchto konštánt sa môžu skutočne zmeniť kvôli extra stupňom slobody, ktorú poskytujú tieto rozmery. Teórie temnej energie dnes môžu tiež predvídať zmeny v Alpha v priebehu času.
Fraser: Teraz som informoval týždeň pred tým, ako vyšiel váš príbeh, že niektorí austrálski vedci zistili, že Alpha sa menila, čo bolo podľa môjho názoru dosť veľké oznámenie. Viete, aký výskum urobili, aby zistili, že sa zmenil?
Newman: Takže používajú - opäť astrofyzikálnu metódu; snažiť sa pozerať na pozorovanie veľmi vzdialených objektov, hlboko v minulosti; vo vzdialenom vesmíre a pokúsil sa použiť tieto pozorovania na zistenie množstiev, ktoré by mali závisieť od Alpha; v ich prípade sa pozerajú na vlnové dĺžky svetla, ktoré sú absorbované plynmi medzi nami a kvázarmi, ktoré sú veľmi svetlé objekty, veľmi ďaleko. Majú metódu, ktorá sa snažila používať veľa rôznych druhov prvkov, ktoré sa navzájom vyrovnávajú a snaží sa získať čo najväčšiu citlivosť na alfa, ale pretože je to komplikovaná metóda, vyžaduje veľa komplikovaných výpočtov. Je to určite zložitejšia metóda ako metóda, ktorú sme vyskúšali. Snažili sme sa udržať veci jednoduché. Takže v skutočnosti existujú niektoré skupiny, ktoré použili rovnakú metódu a niektoré z nich našli zmeny v Alpha a niektoré z nich nezistili žiadnu zmenu v Alpha s metódou, ktorú používa austrálska skupina.
Fraser: Aká bola metóda, ktorú ste použili?
Newman: Pozeráme sa nie na kvázary, nie na najjasnejšie objekty, ale skôr na galaxie, ktoré sú hojnejšie. Takže sa môžeme pozrieť na väčší počet objektov. A ukázalo sa, že sa pozeráme na konkrétny jednoduchý súbor meraní, množinu vlnových dĺžok; prechody v atómoch, ktoré môžeme použiť na meranie alfa. Závisí to veľmi jednoduchým spôsobom na hodnote Alfa v priebehu času, takže pomocou veľmi jednoduchého merania sme boli schopní stanoviť obmedzenia, ako by sa Alfa mohla vyvíjať bez toho, aby sme sa museli starať o veľa atómovej fyziky a jadrovej fyziky, ale len najjednoduchšia vec, ktorú môžeme urobiť. Alfa sa nazýva konštanta jemnej štruktúry a my sme vlastne merali silu prechodu jemnej štruktúry v atómoch kyslíka.
Fraser: Aké presné sú výpočty, s ktorými prichádzate?
Newman: Presnosť je väčšinou obmedzená iba počtom objektov, ktoré máme v prieskume DEEPTWO Redshift Survey; množinu údajov, ktorú sme zvykli robiť. Teraz, z 50 000 objektov v prieskume, máme asi 500, ktoré môžeme použiť na tento test. To nám dáva presnosť asi 30 000 na hodnote alfa.
Fraser: Pretože si spomínam na Austrálčanov, zmenilo sa to (Alpha) na 1 zo 100 000 alebo tak niečo?
Newman: Áno, takže zatiaľ nemôžeme vylúčiť ich meranie. V tomto bode je to skromné rozpory. Žiadny vedec by sa nepozeral na tieto hodnoty a povedal, že jeden vylučuje druhého, pretože ich nominálna presnosť je vysoká. Otázkou je, či sa s meraním môže niečo systematicky zle; mohlo by sa s touto technikou niečo pokaziť? Vzhľadom na to, že rôzne skupiny získali rôzne hodnoty, je pravdepodobné, že niečo nie je v poriadku jednej alebo druhej skupine; buď skupina, ktorá definuje zmenu v alfa, alebo skupina, ktorá tak neurobí. Zatiaľ to nemôžeme vylúčiť, ale s väčšou vzorkou môžeme pomocou našej jednoduchej metódy urobiť rozhodnutie.
Fraser: Čo by potom trvalo, keď by ste mohli dospieť k presvedčivej odpovedi, že ste vy; meniči a statickí ľudia sa dohodli?
Newman: Myslím si, že viac údajov, ktoré pochádzajú od nás, by určite pomohlo, pretože v súčasnosti dokážeme preukázať, že nie sme obmedzení akoukoľvek systematickou chybou alebo systematickou neistotou v tom, čo robíme. Sme obmedzení iba náhodnými chybami a náhodnými chybami, ktoré môžete vylepšiť, ak máte väčšiu vzorku. Ostatné techniky, ostatné skupiny sa tiež snažia získať viac údajov, aby znížili svoje chyby a pokúsili sa urobiť merania niekoľkých rôznych typov, aby zistili, či dokážu získať konzistentné odpovede, nielen s touto zložitejšou verziou metódy pozerajúc sa na kvázary, ale teraz robia krok späť a snažia sa použiť aj trochu jednoduchšiu metódu. Dúfajme, že sa tieto zbližujú a pokúsia sa nájsť spoločnú odpoveď, keď prídu ich súbory údajov.
Fraser: Správne. Povedzme, že sa mýlite a že (Alpha) sa postupom času mení, čo by to mohlo znamenať pre budúcnosť vesmíru? Ak to pokračuje.
Newman: Takže zistené zmeny sú relatívne pomalé; očakáva sa, že aj skupiny, ktoré nájdu významné zmeny a zistené zmeny, sa budú časom spomaľovať a spomaľovať. Väčšina predpovedí je, že ak sa Alfa zmení, že sa väčšinou mení v prvých sekundách vesmíru. Potom sa to len spomalí a spomalí a spomalí. Takže sekundárny efekt na konci, ak sa veľmi pomaly mení, hviezdy zhoria skôr, ako sa zmenia dosť na ovplyvnenie chémie a interakcií atómov.
