Перестают ли законы физики работать на краю вселенной?
Как думаете, законы физики во всей вселенной работают одинаково и было ли так всегда? Результаты нового исследования предполагают, что в первые эпохи жизни вселенной значение одной из важнейших фундаментальных констант - константы тонкой структуры - числом, которое, как считается, остается неизменным и описывает, как субатомные частицы взаимодействуют друг с другом - в далеких уголках космоса было несколько иным
. Полученное число, утверждают исследователи, меняется в зоне самых удаленных квазаров - класса наиболее ярких астрономических объектов во вселенной, которые считаются ее внешней границей. Звучит довольно запутанно, так что давайте мы попробуем разобраться в чем дело и почему это открытие может в корне изменить наше понимание пространства.
Смелое утверждение.
Итак, ученые из университета нового южного Уэльса обнаружили несоответствия в константе тонкой структуры в удаленных уголках вселенной. Постоянная тонкой структуры описывает силу, которая воздействует на субатомные частицы с электрическим зарядом, подобно тому, как протоны и электроны внутри атома притягиваются друг к другу. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показало, что число меняется, когда исследователи анализируют максимально удаленные квазары, правда, только тогда, когда смотрят в определенных направлениях. Это означает, что на краях вселенной законы физики могут нарушаться.
Мало того, что универсальная константа кажется раздражающе непостоянной на внешних границах космоса, она возникает только в одном направлении. Но вернемся к квазарам: детально изучая свет от далеких квазаров, ученые, тем самым, изучают свойства вселенной, какой она была миллиард лет назад. Да, ранние звезды тогда сформировались, но галактик не было, как и популяции звезд в ночном небе, не говоря уже о планетах. Наблюдая за квазаром J1120+0641, астрономы пытались отследить различия в значении постоянной тонкой структуры.
На самом деле ученых уже давно волнует вопрос о том, были ли законы физики во вселенной всегда такими, какими мы их знаем. Ведь в первые моменты существования мироздания, вселенная расширялась необъяснимо быстро. Логично предположить, что законы физики юной вселенной могли отличаться от современных, а узнать это можно только отслеживая постоянную тонкой структуры.
Проанализировав расположение определенных "Темных" линий в спектре J1120+0641, авторы исследования пришли к выводу, что линии показывают устройство энергетического уровня в разных типах атомов. С их помощью можно вычислить значение связанной с ними фундаментальной константы с высокой точностью.
Измерить ее значение удалось с помощью высокочувствительного спектрографа X - Shooter, установленного на оптическом телескопе VLT. С помощью этого инструмента астрономы смогли измерить значение постоянной тонкой структуры в четырех максимально удаленных от нас уголках космоса, через которые проходил свет от J1120+0641. Оказалось, что в ранней вселенной значение этой фундаментальной константы действительно было другим. Но о чем это говорит?
Странная вселенная.
Как пишет Scitech Daily, кажется, полученные результаты подтверждают идею о том, что во вселенной может существовать направленность. Это очень странно - если во вселенной есть какое-то направление или предпочтительное направление, в котором меняются законы физики.
"Мы можем оглянуться назад на 12 миллиардов световых лет и измерить электромагнетизм, когда вселенная была очень молода. Только в том случае, если сложить все эти данные вместе, то окажется, что электромагнетизм увеличивается по мере того, как мы смотрим все дальше, в то время как в противоположном направлении он постепенно уменьшается. В других направлениях космоса постоянная тонкой структуры остается именно такой - постоянной. Эти новые, очень далекие измерения продвинули наши наблюдения дальше, чем когда-либо прежде. Профессор Unsw Science Джон Уэбб.
В том случае, если во вселенной существует направленность, утверждает профессор Уэбб, и если в некоторых областях космоса электромагнетизм проявляется очень слабо, то наиболее фундаментальные концепции, лежащие в основе большей части современной физики, нуждаются в пересмотре.
Тем не менее, с уверенностью утверждать о том, что постоянная тонкой структуры действительно разная в разных областях вселенной, нельзя. По мнению авторов исследования, если данные других научных работ покажут те же выводы, то это поможет объяснить, почему наша вселенная такая, какая она есть, и почему в ней вообще существует жизнь. Команда профессора Уэбба считает, что это первый шаг к гораздо более масштабному исследованию, в котором рассматриваются многие направления во вселенной.