Изменчивые постоянные: Стандартные проблемы
Скорость света в вакууме, заряд электрона и так далее — все эти фундаментальные физические постоянные, считается, настолько важны, что определяют не какие-то отдельные явления и процессы, но наш мир в целом. В принципе, за последние годы набрался некоторый набор свидетельств, что некоторые из этих констант могут крайне медленно меняться. «Крайне медленно» здесь соответствуют действительно большим промежуткам времени, на которых могут быть замечены хотя бы незначительные изменения их значений.
Еще одним таким свидетельством стали наблюдения за плотным газопылевым облаком, расположенным в 2,9 млрд световых лет назад. Оно скрывает мощный источник радиоизлучения — сверхмассивную черную дыру PKS 1413+135. Гидроксильные радикалы в составе этого облака хорошо поглощают радиолучи определенных длин волн и, набрав достаточно энергии, снова испускают их в слегка ином диапазоне.
Это приводит к изменению характеристик доходящего до нас спектра радиоволн, с появившимися в нем минимумами, которые соответствуют поглощению, и максимумами испускания. Форма этих минимумов и максимумов одинакова, что говорит о том, что появляются они за счет одного и того же газопылевого облака. Однако индийский астроном Ниссим Канекар (Nissim Kanekar) с коллегами с удивлением обнаружили, что разница между частотами поглощенного и испущенного излучения оказалась чуть меньше, чем можно ожидать, исходя из точнейшего теоретического расчета, исходящего из свойств гидроксильного радикала.
Вообще, эта разница определяется тремя физическими постоянными — отношением масс протона и электрона; гиромагнитным отношением протона (определяющим его взаимодействие с магнитным полем)
и, наконец, постоянной тонкой структуры Вселенной (которая характеризует силу электромагнитного взаимодействия). Соответственно, данные группы Канекара дают, по его словам, «однозначное указание» на то, что одна или несколько из этих постоянных в этой области пространства —
Конечно, изменения в значении постоянных очень и очень малы. К примеру, к наблюдаемому результату могло бы привести изменение постоянной тонкой структуры на величину 0,00031% — и это за почти что 3 млрд лет, что отделяют нас от черной дыры PKS 1413+135. Но и такое изменение не слишком хорошо увязывается со Стандартной моделью физики элементарных частиц и служит очередным доводом о необходимости если не пересмотреть, то по крайней мере уточнить ее.
Кстати, данные индийских ученых хорошо согласуются и с более ранними работами, сделанными астрономами из Австралии, работающими под руководством Майкла Мерфи (Michael Murphy). При этом те использовали данные, полученные не в радио-, а в оптическом диапазоне, исследовали другие объекты, хотя и по тому же принципу: искали небольшие смещения в разнице поглощенных далекими газопылевыми облаками минимумов и испущенных максимумов, смещения, которые не укладываются в теоретические предсказания.
А впрочем, все это вполне может оказаться артефактом. Некоторые консервативно настроенные специалисты обращают внимание на то, что нет окончательной уверенности в том, что весь использованный в исследовании спектр получен от одного и того же объекта. Возможно, несовпадение наблюдений с теорией — лишь результат «светового загрязнения» светом от какого-нибудь другого газового скопления.
В этом случае проблема Стандартная модель простоит еще долго, если только к ее уточнению не побудят исследования из других областей — скажем, те сенсационные работы, о которых мы писали в статье «Бесценное расхождение».
По публикации New Scientist Space
