Ceci est un secret bien gardé, mais nous savons que la vie, l'univers et toutes les réponses. Pas 42, mais 1/137.
Le même nombre détermine comment les étoiles brûlent, Comment chimique est-il arrivé, et même l'existence d'atomes. Physicien Richard Feynman (Richard Feynman) savent quelque chose à ce sujet, appeler « l'un des plus grands mystères de la physique: un numéro de magie ne peut pas comprendre. »
Maintenant, le mystère de ce approfondit. intimation Controverse, nous supposons que ce chiffre ne peut pas constantes universelles, mais avec des changements subtils dans le temps et dans l'espace et le changement. Si elle est confirmée, cela aura un impact profond sur notre compréhension de la physique, nous oblige à repenser les hypothèses de base sur la structure de la réalité. Alors que le débat sur la véritable signification de ces résultats est endémique, mais étude approfondie des expériences en laboratoire et la réalité de la recherche la structure fine de l'univers, peut maintenant donner une conclusion claire.
constantes naturelles telles que la vitesse de la lumière, la force et la qualité des différentes particules, peuvent ne pas être aussi constante, une vue qui a une histoire glorieuse. En 1937, le physicien Paul Dirac (Paul Dirac) a écrit le magazine "Nature", a interrogé l'astronome Arthur Eddington (Arthur Eddington) essaie de gratter les calculs constants. Comment peut-on être sûr qu'ils ne changent pas avec le temps cosmologique et le changer?
La constante de structure fine, aussi appelée alpha (Alpha), est un bon exemple. Alpha est situé dans le centre de Dirac initié la théorie, Feynman est engagé l'étude de l'électrodynamique quantique (QED). Ceci est la force électromagnétique de la théorie quantique, décrit l'interaction entre la lumière et la matière. Alpha déterminer leur force. Il est lui-même fait de la lumière, la charge de l'électron, - il y a peu de théorie physique est sans - et plusieurs autres constantes fondamentales composé, arrangé avec soin, il est juste un nombre, pas de personnes touchées: 0.00729735, n ° 1/137 d'approcher.
Juste un peu pour changer ce numéro, vous pouvez changer l'univers entier. Il ajoute trop de force est proton trop fort mutuellement exclusifs, de sorte que petit noyau ne peut pas être ensemble. Un peu plus loin, l'usine de fusion nucléaire stellaire intérieur sera fermé, incapable de produire du carbone, mais le carbone est la base de l'existence de la vie. Le lien Alpha plus petites molécules à une fraction de température plus basse, a changé le cours de plusieurs vies nécessaires.
Beaucoup de constantes.
Physiciens ont un gros problème est que notre théorie de la nature nous oblige à injecter un ensemble de nombres arbitraires, de sorte qu'ils reflètent la réalité. Ces chiffres ne semblent pas à la raison: ils sont, il faut les mesurer dans l'expérience là-bas.
Particules modèle standard nécessite au moins 19 de ces nombres, y compris une série d'autres constante de structure fine numérique, la masse du boson Higgs, et une description de l'intensité de l'interaction et de la masse des particules.
· Être Reproduit physique, vous devez ajouter la constante gravitationnelle (aussi appelée « Big G »), la vitesse de la constante de Planck et la lumière, ce qui donne les dimensions de base de l'objet quantique.
modèle cosmologique standard 12 exige des paramètres supplémentaires, y compris une description de la vitesse constante de Hubble expansion de l'univers, et des facteurs associés à la matière sombre et la densité d'énergie sombre.
Au moins sur la Terre, Alpha maintenu dans des limites strictes. Des expériences en laboratoire montrent que le plus grand changement peut être plusieurs sections milliards. Cela rend plus d'une constante déterminée avec précision 100.000 fois la force de gravité « Big G. »
Mais tout comme Dirac suggère, peut-être dans la partie éloignée de l'interaction électromagnétique est faible ou forte du passé, ou dans l'univers est différent. Les physiciens ont tenté de révéler une profonde vérité sur la réalité des efforts au point mort de l'occasion, il peut être important. « Nous avons une équation de base, cette équation a été un demi-siècle d'histoire, n'a jamais en contradiction avec une méthode de mesure. » Université française (UniversityofAIX-Marseille) Marseille Aix Carlo Luo Weili (Carlo Rovelli) dit « Si nous avons découvert une norme différente de la mesure avec cela, ce serait un événement majeur: avoir enfin une vraie nouvelle chose » dans l'étude du changement constant Observatoire Trieste, Italie Paul Moraro (Paolo Molaro ) Je suis d'accord. Il a dit: « Si ces mutations se produisent, ils révèlent de nouveaux phénomènes physiques. »
Par exemple, cela peut inclure l'existence de dimensions supplémentaires. La théorie des cordes est un appui solide pour la prochaine génération de la physique théorique, il est proposé il y a une légère courbure de dimensions, nous ne pouvons pas voir. Un impact sur des choses comme Alpha. Université Cambridge cosmologiste John Barrow a dit :. « Si vous croyez en l'existence de dimensions supplémentaires, nous appelons l'état physique constant diminuera », «S'il y a neuf ou de l'espace à dix dimensions, seulement trois grands, alors la vraie nature de la présence constante éternelle sur le nombre total de dimensions. nous avons observé des ombres en trois dimensions ne sont pas vraiment constante ».
Physicien John Webb (John Webb) qui, il y a vingt ans, la possibilité de changements dans l'alpha semble être devenu obsédé par le thème des personnes. En 1996, il était un jeune chercheur, a visité Barrow en Australie, puis à l'Université du Sussex. Dirac Réflexions sur la discussion constante indéfinie. Weber se demande si la lumière collectée par certains de nos plus puissants télescopes peuvent résoudre ce problème.
Theramore.
Une partie de la lumière a parcouru une longue période de temps. Keck télescope au sommet du Mauna Kea à Hawaï point culminant de la lumière peut être pris environ il y a 12 milliards d'années, une des galaxies extrêmement lumineuses ou quasars émis par le noyau. Terre sur son trajet, dans lequel une partie de la lumière qui est passée à travers le nuage d'absorption de gaz de certaines longueurs d'onde. Cela fournit un point d'appui essentiel pour l'Alpha. Webber dit: « Si vous changer l'alpha, vous avez modifié l'attraction entre les électrons et les noyaux. » Ceci change la longueur d'onde est donnée par absorption atomique, ce qui signifie que les spectres d'absorption produit une valeur de alpha est généré dans le spectre les seuls codes à barres.
Weber et ses collègues de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud ont mis au point une nouvelle méthode pour analyser ces spectres d'absorption complexe de quasars et appliqués aux données. En 1998, lui et ses collaborateurs ont leurs premiers résultats: à 12 milliards à 6 milliards il y a des années, le taux de croissance moyen Alfa est six millionièmes. À l'époque, cela ne suffit pas d'avoir un impact majeur sur la physique. Mais cela est en train de changer.
Ceci est un résultat sensationnel, peu de gens croient - peut-être avec raison. « Trouver une autre preuve Alpha est techniquement très difficile », a dit Barrow (Barrow). Dans l'analyse, seuls 23 spectre, tous proviennent du télescope Keck, ce qui augmente la probabilité d'erreur dans le système d'instrument peut fausser les données.
Ceci est le début d'une longue jeu du chat et de la souris. Weber et un groupe de collaborateurs changeants publiera une nouvelle analyse, des données nouvelles ou différentes montrent un changement, et d'autres équipes réfuter ce résultat. A chaque fois, l'équipe de Weber sont à la recherche des causes profondes de l'erreur du système pour eux-mêmes réfutent la réfutation. En même temps, ils ont également obtenu des données sur un autre télescope, le Very Large Telescope qui est situé dans les Andes Chilien (VLT).
Leurs dernières découvertes sur Alpha est qu'il augmente à mesure que la distance de la Terre change progressivement et de façon linéaire approchée. Webber a déclaré: « Si nous voyageons depuis le Big Bang et l'univers correspondant à la distance parcourue par la lumière au loin, nous nous trouvons dans un début physique endroit nettement différent. » Cependant, depuis le Big Bang, l'univers a été élargi Par conséquent, l'expansion de l'univers et au-delà. progression linéaire a montré que ces régions invisibles, alpha peuvent varier d'être assez grand pour que l'univers lui-même va commencer à devenir très différent. Webber a déclaré: « La situation là-bas peut être très différente, la vie comme nous la connaissons ne pourrait exister. »
Il a reconnu qu'il a encore une forte spéculation. La marge d'erreur des données est grande, avec mesure mieux, ce changement peut disparaître.
Université Swinburne (Swinburne University) Australien Michael Murphy (Michael Murphy) pensent certainement. Murphy a été engagé dans le projet Alpha depuis de nombreuses années, le Dr Weber était son mentor. En plus de Weber, quelqu'un at-il une meilleure compréhension du matériel, des données ou des techniques d'analyse. En 2014, Murphy a affirmé que finalement trouvé une erreur qui a renversé l'argument sur les variables Alpha.
Lui et ses collègues de l'Université de Sri Lanka Wimborne Jonathan Whitmore (Jonathan Whitmore) a réalisé que la lumière d'étalonnage émis par leurs instruments analytiques utilisés ne sont pas aussi tortueuse que les rayons cosmiques. Recalibrer l'instrument lorsque la lumière émise depuis le voisinage de leurs objets astronomiques (tels que le soleil, les rayons lumineux réfléchis ou le soleil comme astéroïde étoiles), les résultats ont changé. Murphy a déclaré: « Nous avons trouvé qu'il déforme le spectre, une partie de la ligne vers l'autre ligne, tandis que d'autres s'alignent écarte des autres lignes, en fonction de votre position dans le spectre. » Cela suffit pour créer un changement d'alpha illusion.
2017, Weber et l'Université de Californie, Berkeley, coopération Vincent Dumont, réfute cette affirmation. Ils affirment que l'analyse des données est erronée, et applique uniquement à un sous-ensemble des résultats obtenus à partir du VLT, au lieu des résultats originaux de Keck. Murphy a reconnu, mais il a dit qu'il était confiant des résultats a été « détruits ».
Cependant, il n'a pas disparu. « Nous ne comprenons toujours pas les constantes fondamentales. Motivation n'a pas changé » Il a dit: « Nous devons être la meilleure mesure de ces choses autant que possible, peu importe où nous sommes, nous avons juste besoin d'être différent et de meilleures façons de faire les choses à l'avenir. ".
Cela se produit déjà. Le nouveau laboratoire a été conçu étude jamais une mesure plus précise de l'alpha rapport. Pendant ce temps, en Novembre, un nouvel instrument sur le VLT sera sur la ligne pour les planètes extérieures et observations spectroscopiques de roches stables du spectromètre, également connu Echelle comme ESPRESSO. L'estimation de Murphy, qui est utilisé pour mesurer la machine rêve spectre quasar. Il a dit: « Ceci est un spectrographe super stable qui va résoudre ce problème. »
« Il est possible que dans certaines parties de l'univers sont si différents que la vie que nous connaissons ne pourrait exister. »
chercheur principal Francesco Pepe représentation (Francesco Pepe), le fonctionnement de l'instrument ESPRESSO n'a pas été facile - ils doivent d'abord être calibrés et sont généralement capables de le maîtriser. « Notre sentiment est que d'ici la fin de 2019, nous serons en mesure de confirmer ou infirmer la structure fine constante variabilité dans le niveau de parties par million de demandes en cours », at-il dit. ESPRESSO devrait être en mesure de rechercher des changements dans les 100 millions d'années, et d'explorer tout l'univers observable. « Je pense qu'il a fait des perspectives de progrès sont très bons. » Dit Barrow.
En même temps, Weber dans la science est aveugle. Alpha valeurs dérivées des spectres quasar, ce qui implique la décision subjective sur une partie du spectre inclus. Parfois, il est facile d'oublier une partie du spectre ne sont pas des zones « intéressantes », car ils sont trop peu de lignes d'absorption, mais ces simplifications peuvent fausser les résultats. Pour éviter cela, Webber et Matthew étudiant Bainbridge créé un algorithme d'apprentissage automatique, les données d'origine pour effectuer une observation approfondie, objective. Webber a déclaré: « Nous avons changé toutes les décisions à la main, et pose la question jeté une série de super-ordinateurs. »
Seulement après que la machine était de 1000 mesures, il verra le résultat, c'est une « enveloppe scellée », ce qui élimine la tentation de jouer sur la seule mesure ne respecte pas les hypothèses. Weber dit que à l'heure actuelle, il y a 500 sacs mesurant environ, ces travaux devraient être complétés et analysés ESPRESSO presque simultanément.
En dépit de la controverse, John Webber (John Webb) de travail séminal sur la variante alpha constante, les lois de la nature ne peut pas être variation constante, mais spatiale et temporelle de l'idée dans le courant dominant.
En Juin, l'Institut national américain des normes et de la technologie Charles Clarke (Charles Clark) et ses collègues ont proposé un protocole de laboratoire, vous pouvez rechercher des changements dans les constantes physiques. Une méthode simple consiste à synchroniser les deux horloges atomiques afin de voir si la synchronisation dérive dans le temps.
Ces expériences pourraient fournir un étalon-or, il peut être utilisé pour comparer les futures demandes de modification et de fournir des indices pour aider les physiciens au-delà du modèle standard de la physique des particules. La physique des particules est la plus description cohérente de la façon dont l'univers dans lequel nous sommes actuellement en cours d'exécution. Clark a déclaré: « Nous savons que le modèle standard va certainement échouer les théories de la physique quelque part le changement et populaire est incompatible .. »
Plus tôt cette année, ces expériences fournissent de loin les mesures les plus précises de la planète d'alpha. Université de Californie, Berkeley, Holger Müller et ses collègues ont étudié l'interaction entre les photons et les atomes de césium, ce qui réduira la valeur alpha à plus d'un milliardième. Il est proche du modèle standard de la physique après l'exclusion de certaines recommandations. Et il y aura plus de choses à se produire. Muller a déclaré: « Nous menons une nouvelle expérience, nous croyons que dans les années à venir, nous pouvons obtenir un ordre de grandeur des données. »
Mais les expériences terrestres Weber est faux. Il a dit que tout changement alpha sont probablement seulement dans les échelles de temps cosmologiques peuvent être détectés. Webber a déclaré: « Par exemple, les changements dans l'Univers est rapide, mais presque pas de changement aujourd'hui si tel est le cas, les expériences de terrain ne trouveront jamais aucun changement, peu importe le degré de précision .. »
