هناك رقم في الكون نسميه البشر ألفا - أو ثابت البنية الدقيقة. إذا كانت قيمة ألفا مختلفة قليلاً ، فإن الكون كما نعرفه لن يكون موجودًا - أنت وأنا وكل شخص على وجه الأرض لن نكون هنا. أفاد بعض الفيزيائيين مؤخرًا أن قيمة ألفا تتغير ببطء منذ الانفجار الكبير. آخرون ، بما في ذلك جيفري نيومان من مختبر لورانس بيركلي الوطني لديهم أدلة جيدة على أن ألفا ظلت دون تغيير لمدة 7 مليارات سنة على الأقل.
استمع إلى المقابلة: Alpha ، ما زالت ثابتة بعد كل هذه السنوات (3.3 MB)
أو اشترك في البودكاست: universetoday.com/audio.xml
فريزر كين: هل يمكن أن تعطيني البرايمر على ألفا؟
جيفري نيومان: إذن ألفا هو أحد الثوابت التي تصف قوة القوة الأساسية. هناك 4 قوى أساسية: الكهرومغناطيسية ، القوة الضعيفة ، القوة القوية والجاذبية والألفا تحدد بشكل أساسي قوة القوة الكهرومغناطيسية مقارنة بالآخر 4. على هذا النحو ، فهي جزء أساسي جدًا من نظرية الكم لكيفية عمل هذه القوى وكيف يتطورون مع الطاقة (و) وكيف يتغيرون بمرور الوقت في الكون.
فريزر: ما يعتمد عليه في الكون ؛ كيف سيكون الكون مختلفًا إذا كان ألفا مختلفًا؟
نيومان: لأن ألفا يحدد مدى قوة القوة الكهرومغناطيسية ؛ هذه هي القوة التي تجمع الذرات معًا ، هذه هي القوة التي تتسبب في تفاعل الأشياء مع الضوء ، لذلك إذا كانت القوة (ألفا) لها قوة مختلفة ، فلن تتماسك الذرات معًا ، أو قد تتماسك بقوة شديدة للسماح بالتفاعلات الكيميائية. أيضًا ، إذا لم يتفاعل الضوء والذرات جيدًا ، فسيكون من الصعب جدًا رؤيته على سبيل المثال ، كما نفعل. من الضروري لحياتنا. نظرًا لكونها أساسية جدًا ، فإن لها تداعيات في كل مكان لا تتوقع حتى أنه يمكن أن يكون له تأثير على كل تفاعل تقريبًا للذرة أو كيفية تكوين الذرة.
فريزر: من أين جاء التنبؤ بأن ألفا يجب أن يبقى ثابتًا منذ الانفجار العظيم؟ لماذا كان هذا مفتوحًا حتى للمضاربة؟
نيومان: كان متوقعًا بشكل عام أنه ثابت عالمي للكون. كانت هناك تنبؤات في الواقع ، أنه لم يكن مجرد ثابت ، ولكنه ثابت بسيط جدًا سيكون عددًا صحيحًا ؛ مهما كان 136 أو أيا كان 137. لفترة من الوقت كان يعتقد أن القيمة ؛ ليس 137.1 بل 137 حتى. تبين أن الأعداد ؛ لم يكن صحيحًا ، لكنها قيمة لا تأتي من العدم ، ولكنها جزء أساسي من النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات وجميع القيم القياسية الأخرى لفيزياء الجسيمات هي أشياء مثل كتلة الإلكترون ، الأساسية جدًا شيء. نتوقع أن تكون هناك أرقام تصف الكون ككل وإذا وصفوا الكون ككل ، يجب أن يصفوا أنهم يجب أن يصفوه في أي وقت أو في أي مكان. فقط في العشرين سنة الماضية أو نحو ذلك ، عندما كانت هناك نظريات توحيد ، تتنبأ بالعديد من الأبعاد الإضافية ؛ هناك نظريات تتنبأ أيضًا بأن ثوابت الكون كما نراها تتأثر بوجود هذه الأبعاد الإضافية وبمرور الوقت أو عبر الفضاء ، يمكن أن تتغير قيم هذه الثوابت في الواقع بسبب الدرجات الإضافية من الحرية التي توفرها هذه الأبعاد. يمكن لنظريات الطاقة المظلمة اليوم أيضًا التنبؤ بالتغيرات في ألفا بمرور الوقت.
فريزر: الآن أبلغت قبل أسبوع من ظهور قصتك أن بعض الباحثين الأستراليين وجدوا أن ألفا قد تغيرت ، وهو ما أعتقد أنه إعلان كبير جدًا. هل تعرف ما هو البحث الذي قاموا به لتحديد أنه تغير؟
نيومان: لذلك يستخدمون - مرة أخرى طريقة الفيزياء الفلكية ، محاولة النظر إلى ملاحظات الأشياء البعيدة جدًا ، عميقًا في الماضي ؛ في الكون البعيد ، وحاولت استخدام هذه الملاحظات للنظر في الكميات التي يجب أن تعتمد على ألفا ؛ في حالتهم ، ينظرون إلى أطوال موجات الضوء التي تمتصها الغازات بيننا والكوازارات التي هي أشياء مشرقة جدًا ، بعيدة جدًا. لديهم طريقة حاولت استخدام العديد من الأنواع المختلفة من العناصر الموازنة لبعضها البعض في محاولة للحصول على أكبر قدر ممكن من الحساسية للألفا ، ولكن لأنها طريقة معقدة ، فإنها تتطلب الكثير من الحسابات المعقدة. إنها بالتأكيد طريقة أكثر تعقيدًا من تلك التي جربناها. لقد حاولنا أن نجعل الأمور بسيطة. لذلك هناك في الواقع بعض المجموعات التي استخدمت نفس الطريقة وبعضها وجد تغييرات في ألفا وبعضها لم يجد أي تغيير في ألفا مع الطريقة التي تستخدمها المجموعة الأسترالية.
فريزر: ما هي الطريقة التي استخدمتها؟
نيومان: نحن لا ننظر إلى النجوم الزائفة ، وليس إلى الأشياء الأكثر سطوعًا ، بل إلى المجرات الأكثر وفرة. حتى نتمكن من إلقاء نظرة على عدد أكبر من الأشياء. وتبين أننا ننظر إلى مجموعة بسيطة من القياسات ، مجموعة أطوال موجية. التحولات في الذرات التي يمكننا استخدامها لقياس ألفا. يعتمد ذلك بطريقة مباشرة جدًا على قيمة ألفا بمرور الوقت ، لذلك من خلال إجراء قياس بسيط جدًا ، تمكنا من وضع قيود على كيفية تطور ألفا دون الحاجة إلى القلق بشأن الكثير من الفيزياء الذرية والفيزياء النووية ، ولكن فقط أبسط شيء يمكننا القيام به. يطلق على ألفا اسم ثابت البنية الدقيقة ، وكنا في الواقع نقيس قوة انتقال البنية الدقيقة في ذرات الأكسجين.
فريزر: ما مدى دقة الحسابات التي ستخرج بها؟
نيومان: الدقة محدودة في الغالب بعدد الأشياء التي لدينا في DEEPTWO Redshift Survey ؛ مجموعة البيانات التي استخدمناها للقيام بذلك. الآن ، من بين 50000 كائن في الاستطلاع ، لدينا حوالي 500 يمكننا استخدامها لهذا الاختبار. هذا يعطينا دقة حوالي جزء من 30،000 على قيمة ألفا.
فريزر: لأنني أتذكر الأستراليين ، فقد تغير (ألفا) بنسبة 1 في 100000 أو شيء من هذا القبيل؟
نيومان: نعم ، لذلك لا يمكننا حتى الآن استبعاد قياسها. إنها متناقضة إلى حد ما في هذه المرحلة. لن ينظر أي عالم إلى هذه القيم ويقول واحد يستبعد الآخر لأن دقتها الاسمية عالية. السؤال هو هل يمكن أن يكون هناك خطأ منهجي في القياس؟ هل يمكن أن يكون هناك خطأ ما في هذه التقنية؟ بالنظر إلى أن المجموعات المختلفة حصلت على قيم مختلفة ، فمن المحتمل أن هناك خطأ ما في إحدى المجموعات أو الأخرى ؛ إما المجموعة التي تحدد التغيير في ألفا أو المجموعة التي لا تفعل ذلك. لا يمكننا استبعاد ذلك حتى الآن ، ولكن مع عينة أكبر ، باستخدام طريقتنا البسيطة ، يمكننا اتخاذ قرار.
فريزر: ما الذي يتطلبه الأمر حتى تتمكن من الوصول إلى إجابة قاطعة لكما ؛ المتغيرين والساكنين يتوصلون إلى اتفاق؟
نيومان: أعتقد أن المزيد من البيانات القادمة منا ستساعد بالتأكيد لأننا حاليًا قادرون على إظهار أننا لسنا مقيدين بأي نوع من الأخطاء المنهجية أو عدم اليقين المنتظم في ما نقوم به. نحن مقيدون فقط بالأخطاء العشوائية والأخطاء العشوائية ، يمكنك تحسينها إذا كان لديك عينة أكبر. التقنيات الأخرى ، تحاول المجموعات الأخرى أيضًا الحصول على المزيد من البيانات لتقليل أخطائها ومحاولة إجراء قياسات لبعض الأنواع المختلفة لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم الحصول على إجابات متسقة ، وليس فقط مع هذه النسخة الأكثر تعقيدًا من طريقة بالنظر إلى الكوازارات ، لكنهم الآن يتراجعون ويحاولون استخدام طريقة أبسط قليلاً من ذلك أيضًا. لذا ، آمل أن يتقارب هؤلاء ويحاولون التوصل إلى إجابة مشتركة بمجرد وصول مجموعات البيانات الخاصة بهم.
فريزر: صحيح. دعنا نقول أنك مخطئ وأن (ألفا) يتغير بمرور الوقت ، فماذا يمكن أن يعني ذلك لمستقبل الكون؟ إذا استمرت.
نيومان: لذا فإن التغييرات التي تم العثور عليها بطيئة نسبيًا ؛ حتى المجموعات التي تجد تغييرات كبيرة والتغيرات التي تم العثور عليها من المتوقع أن تصبح أبطأ وأبطأ مع مرور الوقت. تشير معظم التوقعات إلى أنه إذا تغير ألفا ، فإنه يتغير في الغالب في الثواني الأولى من الكون. يصبح فقط أبطأ وأبطأ وأبطأ بعد ذلك. لذا فإن التأثير الثانوي في النهاية ، إذا كان يتغير ببطء شديد ، ستحترق النجوم قبل أن تتغير بما يكفي للتأثير على كيمياء وتفاعلات الذرات.
