Универсальная константа в движении

Марк Пеплоу

Такой непостоянный протон. Изображение с сайта: http://www.phy.hr

Похудел протон или изменилась структура Вселенной?

Кажется, все в мире меняется, даже физические «постоянные». Эксперимент показал, что за последние 12 миллиардов лет соотношение масс двух основных субатомных частиц изменилось без всякой видимой причины.

Такое невероятное открытие сделала группа ученых, точно подсчитавших, во сколько раз протон тяжелее электрона. До сих пор считалось, что в 1836 раз. Но теперь ученые уточнили измерение до нескольких десятичных долей, и они убеждены, что со временем эти значения изменились.

Как признают исследователи, они уверены в полученном результате лишь на 99,7%. Для физиков это нечто среднее между «экспериментальными данными» и «наблюдением явления». Однако, если открытие подтвердится, оно может полностью изменить наши представления о силах, движущих Вселенной.

Переменные силы

Физики уже не в первый раз подозревают физические постоянные в непостоянстве.

Английский физик Поль Дирак в 1937 году, как известно, предположил, что сила гравитации со временем может меняться. И еще долгие годы пылали споры о постоянных тонкой структуры. Постоянная тонкой структуры характеризует «силу» электромагнитного взаимодействия, благодаря которому электроны удерживаются в атомах и молекулах.

Другие физики утверждали, что уравнения, описывающие нашу Вселенную, допускают дисперсию в относительных массах протона и электрона. Иначе говоря, в теории эти значения могут варьироваться больше, чем на практике, соответственно, теоретически их определить легче.

Времена меняются

Уим Юбекс, физик из Свободного университета Амстердама (Нидерланды), и его коллеги пытались определить эти вариации и изучали поглощение света ультрафиолетового лазера охлажденным газообразным водородом. Точная поглощаемая молекулой водорода (H2) частота света зависит от относительных масс составляющих эту молекулу частиц, то есть двух протонов и двух электронов.

Полученный результат они сравнили со своими наблюдениями за двумя облаками молекул водорода, которые находятся на расстоянии приблизительно 12 миллиардов световых лет от Земли и освещаются сзади квазарами. Несмотря на то что, преодолевая такие расстояния, частота света меняется, ученые из Европейской южной обсерватории в Чили смогли рассчитать исходные частоты, поглощенные водородом.

Проведя все исследования, Юбекс предположил, что за долгое время, сравнимое с жизнью Вселенной, отношение массы протона к электрону уменьшилось на 0,002%. О своем исследовании ученые пишут в американском журнале «Физическое обозрение».

Постоянная жажда

Юбекс считает, что измерения его группы в тысячи раз точнее, чем все прошлые попытки сравнить массы протона и электрона.

«Как бы там ни было, они сделали эту работу лучше всех», — поддерживает его Джон Вебб, физик из Университета Нового Южного Уэльса (Сидней, Австралия), который занимается изучением и соотношений масс протона и электрона, и постоянных тонкой структуры.

Так что же повлекло эти изменения? Юбекс и Вебб в один голос заявляют, что вряд ли протоны сбрасывают вес. Возможно, согласно некоторым теориям, другие измерения, в которых существует частица, меняют свою форму.

А может быть, причина в замедлении скорости света, или просто общая относительность ведет себя странно. «Пока мы не можем это объяснить», — сказал Вебб.

Если подтвердится открытие Юбекса, это может стать, по словам Вебба, «экспериментальным краеугольным камнем» для физики.

Юбекс заявляет, что данные наблюдений можно уточнить или подтвердить, если изучать в лаборатории водородные облака в течение, допустим, пяти лет и при этом увеличить точность в миллиард раз. Это позволило бы избежать сложностей, возникающих при измерении точной длины волн света, который сильно потускнел, преодолевая миллионы световых лет.

Но это могло бы также полностью устранить полученный эффект. «Возможно, эти значения изменились лишь на ранней стадии развития Вселенной», — предположил Юбекс.

Подписаться на журнал "Человек без границ"