NAUKA I ASTRONOMIA

Pat w sporze o zmieniających się stałych

Wydaje się, że nastał czas, aby zadeklarować pokój w walce o to, aby dowiedzieć się czy stałe natury bywają różne. To co miało być superbronią w tej batalii, okazało się czymś w rodzaju zawilgotniałej petardy. Niektóre obserwacje pokazały, jak wodór w przestrzeni pochłania światło w ultrafiolecie, wskazywały, że stała struktury subtelnej, odpowiedzialnej za siłę elektromagnetyzmu, nie jest taka sama w ciągłości całego wszechświata. Sugeruje to skierowanie fizyki na nowe obszary, które uznają istnienie dodatkowych wymiarów oraz innych wszechświatów niż ten w którym żyjemy.

Jednakże pomiary są bardzo zwodnicze i trudne. Naukowcy mieli nadzieję, że śledząc jak cząsteczki hydroksylowe emitują i pochłaniają światło w zakresie fal radiowych, pozwoli to na bardziej precyzyjne, niezależne pomiary tego efektu.

W teorii, instrumenty radiowe mogą mierzyć długość fal od 50 do 100 razy bardziej precyzyjnie, niż te, które wykrywają absorpcję wodoru, mówi Nissim Kanekar z Narodowego Centrum Astrofizyki Radiowej z Pune, w Indiach. Jednak wraz z kolegami odkrył, że rzeczywistość jest bardziej skomplikowana. Jak podaje dziennik ArXiv, zaobserwowano emisję i absorpcję fal radiowych z cząsteczek hydroksylowych w chmurze gazu oddalonej 6.7 miliarda lat świetlnych od ziemi, która pochłaniała światło z bardziej odległej galaktyki.

Mechanika kwantowa przewiduje, że określony zestaw linii emisyjnych i absorpcyjnych w cząsteczce hydroksylu powinien być lustrzanym odbiciem siebie nawzajem, jednak w tym przypadku okazało się to nieprawdą. Kanekar uważa, że zagadkowe obserwacje mogą wynikać z faktu istnienia drugiej chmury, która leży na tej samej linii wzroku. Może ona pochłaniać nieco fal radiowych, zniekształcając wynik końcowy pomiarów.

„Myśleliśmy, że mieliśmy już znaleźliśmy prostą odpowiedź na to zagadnienie, jednak nie ułożyło się to po naszej myśli”, powiedział członek zespołu Chris Carilli z National Radio Astronomy Observatory w Socorro, Nowy Meksyk.

Cokolwiek jest przyczyną dziwnych pomiarów, to obserwacja po prostu nie jest wystarczająco dokładna, aby określić co zmienia stałą struktury subtelnej. „Ich pomiar jest całkowicie zgodny z naszym rezultatem – oraz zerem”, powiedział John Webb z Uniwersytetu New South Wales w Sydney, Australia, który poprzednio odnalazł przesłanki, że owa stała może mieć różne wartości.

Carilli twierdzi, że może to zająć jeszcze 20 lat, aby rozstrzygnąć tę sprawę za pomocą obserwacji z użyciem nowych technik. Tylko kilka obłoków gazu jest znanych, które wykazują sygnał hydroksylu, jednak nowe badania oraz pomiary radio, takie jak z użyciem Square Kilometer Array (radiotleskopu znajdującego się w Australii, który jest w stanie zbierać informacje z blisko kilometra kwadratowego), mogą dostarczyć nam nowych przykładów oraz pogłębić badania.

Słowniczek (źródło Wikipedia):

Stała struktury subtelnej – podstawowa stała fizyczna charakteryzująca siłę oddziaływań elektromagnetycznych. Została formalnie wprowadzona przez Arnolda Sommerfelda. Jest wielkością bezwymiarową więc jej wartość nie zależy od przyjętego systemu jednostek. Definicja i obecnie używana wartość opublikowana w 2002 roku przez Komitet Danych dla Nauki i Techniki (CODATA).

Grupa hydroksylowa – grupa wodorotlenowa (-OH) – jednowartościowa grupa funkcyjna zbudowana z atomu tlenu i wodoru.

Przeczytaj także

Desperacko szukając wszystkiego

Alan O. Grinde

Już jesień? Fizyka tłumaczy dlaczego wydaje nam się, że czas przyspiesza wraz z wiekiem

Alan O. Grinde