Изменяются ли физические константы?

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 
Класс!
Поделиться

Сегодня считается, что фундаментальные законы физики зависят примерно от 25 параметров, таких как постоянная Планка h, постоянная всемирного тяготения G, масса и заряд электрона. Естественно поинтересоваться, действительно ли эти параметры константы, могут ли они отличаться в другом месте и в другое время.

Интерес к этой теме усилился в связи с "гипотезой больших чисел" Дирака. "Большое число" - это отношение величин электрической и гравитационной силы, действующих между электронами, которое примерно равно 10 40. Пока нет ясного понимания, почему в физике появилось такое огромное число. Дирак заметил, что это число почти такое же, как возраст вселенной в атомных единицах времени. Он предположил в 1937 году, что это совпадение можно было бы объяснить, если бы фундаментальные константы (а именно G) изменялись за время жизни вселенной. Отношение электромагнитной и гравитационной силы так велико просто потому, что вселенная так стара.

Изменения констант не описывается общей теорией относительности, но их можно включить в теорию, если её немного подправить. Другие модели, включая теорию гравитации Барнса-Дикке и некоторые теории суперструн, тоже предсказывают, что физические "константы" могут изменяться.

В последние десятилетия проведены серьёзные исследования по поиску изменения фундаментальных констант. Среди использованных методов были астрофизические наблюдения спектров дальних звёзд, поиск изменений радиусов орбит и моментов инерции планет, исследования эволюции орбит, поиск аномальной светимости слабых звёзд, изучение соотношения в природе разных радиоактивных изотопов. Для поиска изменений, происходящих сейчас, использовались прямые лабораторные измерения.

Много данных получено при исследовании природного ядерного реактора на урановом месторождении Окло в Габоне, который работает уже 1.8 миллиарда лет. Распределение изотопов в продуктах ядерного распада позволяет подробно исследовать возможные изменения ядерных взаимодействий.

Для далёких квазаров проведено исследование соотношений спектральных линий, соответствующих разным типам переходов в атоме (резонансные, тонкой и сверхтонкой структуры). Частоты переходов зависят от заряда и массы электрона, скорости света, постоянной Планка, и их можно сравнить с современными значениями, полученными на Земле.

Солнечные затмения - тоже хороший тест изменения гравитационной постоянной. Если бы величина G изменилась, то полоса затмения отличалась бы от современных расчетов. Сам факт, что затмения происходили в определённых местах, даёт серьёзные ограничения на изменение константы G, даже если даты затмений известны не точно.

Все эти исследования пока не обнаружили изменений фундаментальных констант. Доказанные на сегодня пределы возможного изменения большинства констант не превышают 10 -10... 10 -11 в год. Для лучших современных способов наблюдения фундаментальные константы действительно являются константами.