Оценена амплитуда возможных изменений физических констант

Исследователи из Национального центра радиоастрофизики (Индия) и обсерватории Аресибо (США) оценили амплитуду возможных изменений трёх физических постоянных.

Изображение PKS 1413+135, построенное по данным космического телескопа «Хаббл». На рисунке явно выделяется активное ядро. (Иллюстрация из The Astronomical Journal.)

В большей части теорий, расширяющих стандартную модель физики частиц, заложена необходимость изменения определённых констант со временем. Астрофизические методы позволяют измерять величины предполагаемых колебаний гиромагнитного отношения для протонов g_p, постоянной тонкой структуры α и соотношения масс протона и электрона μ. Так, в 2003 году при изучении спектров поглощения, соответствующих 128 объектам на красном смещении 0,2 < z < 3,7, австралийские специалисты рассчитали величину изменения [Δα/α] = (-5,7 ± 1,0)•10^-6; следовательно, в прошлом α должна была иметь меньшее значение. Два года назад аналогичные измерения в области z ~ 2,8 дали значение [Δμ/μ] = (2,6 ± 3,0)•10^-6.

Оба указанных результата были получены с использованием оптических спектров. Авторы рассматриваемой работы действовали по другой методике: их внимание привлёк радиоисточник — активная сверхмассивная чёрная дыра PKS 1413+135 на z ~ 0,247 (соответствует перемещению во времени на 2,9 млрд лет назад). Перед PKS 1413+135 на прямой наблюдений находится облако газа, гидроксильные группы в которой дают так называемые спаренные линии в спектре; они идентичны по форме, но одна, на собственной частоте в 1 612,231 МГц, соответствует поглощению, а вторая, на 1 720,530 МГц, — испусканию. Измерение частотного интервала между линиями позволяет судить о том, как изменились константы за 2,9 млрд лет.

Для наблюдений использовались телескоп обсерватории Аресибо и интерферометр Вестерборк. Методика наблюдений спаренных линий позволяет оценивать вариации величины G = g_p•(μ•α²)^1,85 и не даёт возможности определить, какая именно константа изменяется. Полученный результат [ΔG/G] = (-1,18 ± 0,46)•10^-5, таким образом, свидетельствует о том, что в прошлом g_p, α или μ (или все они сразу) имели более низкое значение. Скорее всего, наибольший вклад даёт постоянная тонкой структуры; выражение для G в этом случае преобразуется в [Δα/α] = (-3,1 ± 1,2)•10^-6, что примерно соответствует указанной выше оценке.

«Радиоизмерения представляются одним из самых перспективных способов регистрации изменений константы тонкой структуры, — подтверждает не принимавший участия в исследовании астроном Джеффри Ньюмен (Jeffrey Newman) из Питсбургского университета (США). — Но я считаю эти результаты не слишком надёжным свидетельством, проверкой новой методики».

Полная версия отчёта опубликована в издании The Astrophysical Journal Letters; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам NewScientist.