„Słoneczne bliźniaki” ujawniają spójność wszechświata

0
51

Czasami musimy spójrz w niebo, aby zrozumieć naszą własną planetę. W XVII wieku spostrzeżenie Johannesa Keplera, że ​​planety poruszają się po eliptycznych orbitach wokół Słońca, doprowadziło do głębszego zrozumienia grawitacji, siły, która określa pływy na Ziemi. W XIX wieku naukowcy badali kolor światła słonecznego, którego charakterystyczne właściwości pomogły odkryć kwantową strukturę atomów tworzących gwiazdę – i całą otaczającą nas materię. W 2017 r. wykrycie fal grawitacyjnych wykazało, że znaczna część złota, platyny i innych ciężkich pierwiastków na naszej planecie powstaje w zderzeniach gwiazd neutronowych.

Michael Murphy bada gwiazdy w tej tradycji. Murphy, astrofizyk z Swinburne University of Technology w Australii, analizuje kolor światła emitowanego przez gwiazdy podobne do Słońca pod względem temperatury, rozmiaru i zawartości pierwiastków – „słonecznych bliźniaków”, jak się je nazywa. Chce wiedzieć, co ich właściwości ujawniają na temat natury siły elektromagnetycznej, która przyciąga protony i elektrony, tworząc atomy, które następnie wiążą się w cząsteczki, tworząc prawie wszystko inne.

W szczególności chce wiedzieć, czy ta siła zachowuje się konsekwentnie w całym wszechświecie – a przynajmniej wśród tych gwiazd. W niedawnym artykule w Nauki ścisłe, Murphy i jego zespół wykorzystali światło gwiazd do zmierzenia tak zwanej stałej struktury subtelnej, liczby określającej siłę siły elektromagnetycznej. „Porównując ze sobą gwiazdy, możemy dowiedzieć się, czy ich podstawowa fizyka jest inna” – mówi Murphy. Jeśli tak, oznacza to, że coś jest nie tak ze sposobem, w jaki rozumiemy kosmologię.

Standardowa teoria fizyki, znana jako model standardowy, zakłada, że ​​ta stała powinna być wszędzie taka sama — tak jak stałe, takie jak prędkość światła w próżni czy masa elektronu. Mierząc stałą struktury subtelnej w wielu ustawieniach, Murphy kwestionuje to założenie. Jeśli znajdzie rozbieżności, może to pomóc naukowcom w poprawieniu Modelu Standardowego. Wiedzą już, że Model Standardowy jest niekompletny, ponieważ nie wyjaśnia istnienia ciemnej materii.

Aby zrozumieć tę stałą, pomyśl o sile elektromagnetycznej w analogii z siłą grawitacji, mówi Murphy. Siła pola grawitacyjnego obiektu zależy od jego masy. Ale zależy to również od liczby znanej jako G, stała grawitacji, która pozostaje taka sama niezależnie od obiektu. Podobne prawo matematyczne dyktuje siłę elektromagnetyczną między dwoma naładowanymi obiektami. Oba przyciągają się lub odpychają na podstawie ich ładunku elektrycznego i odległości od siebie. Ale ta siła zależy również od liczby — stałej struktury subtelnej — która pozostaje taka sama niezależnie od obiektu.

Wszystkie dotychczasowe eksperymenty wskazywały, że w naszym wszechświecie ta stała wynosi 0,0072973525693, z niepewnością mniejszą niż jedna część na miliard. Ale fizycy od dawna uważali tę liczbę za tajemnicę, ponieważ wydaje się całkowicie przypadkowa. Żadna inna część teorii fizyki nie wyjaśnia, dlaczego jest to taka wartość, a tym samym, dlaczego pole elektromagnetyczne ma taką siłę, jaką jest. Pomimo słowa „stała” w nazwie, fizycy również nie wiedzą, czy stała struktury subtelnej ma taką samą wartość wszędzie we wszechświecie przez cały czas. Fizyk Richard Feynman słynnie opisał to jako „magiczną liczbę, która przychodzi do nas bez zrozumienia”. Murphy ujął to w ten sposób: „Tak naprawdę nie rozumiemy, skąd pochodzą te liczby, mimo że znajdują się one na końcu podręczników”.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj