Scinet.cz » Věda

Fundamentální konstanty přírody jsou (asi) konstantní

19.9. 2007, Oldřich Klimánek
téma:

Fyzikální zákony obsahují bezpočet různých konstant. Ač mnoho z nich odráží vlastnosti přístrojů, volby jednotek či jen vlastnosti materiálů, existují fundamentální konstanty přírody, odrážející ty nejzákladnější rysy vesmíru. Mnozí fyzici už dlouhou dobu uvažují, zda vůbec jsou tyto konstanty vlastně konstantní, či jestli se mění s časem. Kdyby měly jen trochu jinou hodnotu, svět kolem nás by byl k nepoznání. A dost možná bychom zde ani nemohli být.

Fundamentální konstanty jsou pro náš vesmír a pro naši existenci důležité. Kdyby například silná jaderná síla byla byť o pouhé jedno procento silnější, ve hvězdách by nebyl vznikl uhlík ― takže bychom nemohli vzniknout ani my.

Jednou z takto přesně „vyladěných“ konstant je poměr hmotností elektronu a protonu, označovaný řeckým písmenkem µ. Jedno z tradičních experimentálních měření této konstanty spočívá v analýze světelných spekter. Chceme-li tedy zjistit, zda se hodnota µ mění s časem, není nic lepšího, než se podívat do minulosti: do hlubokého vesmíru a zkoumat spektra velice vzdálených objektů, které vidíme tak, jak vypadaly před mnoha miliardami let. Takovými vhodnými objekty jsou kvasary ― kompaktní, velice svítívá jádra mladičkých galaxií (mladé jsou z našeho pohledu, protože světlu trvá miliardy let, než k nám dorazí). Světelné spektrum z kvasarů se skládá s rozličných vlnových délek, ale některé části záření o určité vlnové délce mohou být pohlceny molekulami v mezilehlých galaxiích. Vznikají pak tzv. absorpční čáry, jež odpovídají přeskokům molekul na vyšší energetické hladiny, a které se řídí konstantou µ.

Victor Flambaum a Michael Kozlov z australské Univeristy of New South Wales použili jinou techniku pro porovnání naměřených poměrů, která je přesnější než všechny dosavadní; zavedli analýzu „inverzního spektra“, které vzniká, když atomy v molekulách absorbují světlo a kvantověmechanicky se protunelovávají na vyšší energetickou hladinu. Jelikož pravděpodobnost protunelování závisí silněji na µ než na absorpčních čárách v rotačním spektru, můžou fyzici daleko přesněji spočítat časové odchylky v konstantě µ.

Flambaum s Kozlovem použili již existující data z německého radioteleskopu Effelsberg, která byla nasbírána měřením světla kvazaru, jež putovalo skrze galaxii s označením B9218+357, od Země vzdálenou 6,5 milionu světelných let. Zkoumali jak inverzní spektrum molekul amoniaku, tak i rotační absorpční spektra jiných molekul (např. oxidu uhelnatého). Výsledky poté srovnali s údaji získanými v laboratoři. Zjistili, že konstanta µ se nemůže ročně snižovat o hodnotu více než 4×10-16 a ani zvyšovat o více než 2×10-16. Tyto odhady jsou přitom desetkrát přesnější než předchozí výsledky.

Třebaže se tu a tam objevují zprávy o tom, že experiment potvrdil časovou změnu fundamentálních konstant (jako v případě loňského měření µ, které provedl nizozemský tým vedený Wimem Ubachsem z amsterdamské VU Univerzity), senzační výsledky se nikdy nepodařilo dobře ověřit. Kdyby se však konstanty s časem měnily, znamenalo by to nutnost přepsat fundamentální zákony fyziky. Podle Flambauma a i jiných je však proměnnost „konstant“ velice nepravděpodobná.

Oldřich Klimánek

Vydavatel serveru Scinet.cz.


VLOŽIT KOMENTÁŘ

Vypršel časový limit. Prosím, obnovte kontrolní otázku pomocí tlačítka napravo.