이스라엘 무차원 원자 상수. 상수가 아닌 상수
“몇 가지 결과를 요약해 보겠습니다. 참고서 "물리량 표"(모스크바: Atomizdat, 1976)에는 1005페이지의 텍스트와 수백만 개의 숫자가 포함되어 있습니다. 어떻게 이해해야 할까요?
이러한 수량은 최소한 네 가지 유형으로 나뉩니다.
a) 자연적인 측정 단위 또는 물리적으로 표시된 스펙트럼 지점. 이는 숫자가 아니라 G, c, h, m e, e(전자 전하)와 같은 양입니다. 이는 여러 번 재현될 수 있는 일부 현상의 차원적 특성입니다. 높은 온도정확성. 이는 자연이 초보적인 상황을 거대한 연속으로 복제한다는 사실을 반영한 것입니다. 우주를 구성하는 블록의 정체성에 대한 성찰은 때때로 보스-아인슈타인(Bose-Einstein)과 페르미-디랙(Fermi-Dirac) 통계와 같은 심오한 물리적 아이디어로 이어졌습니다. 모든 전자는 하나의 전자로 얽힌 세계선의 순간적인 부분을 나타내기 때문에 동일하다는 휠러의 환상적인 생각은 다음과 같은 결과를 가져왔습니다. 파인만양자장 이론의 도식적 계산 기술을 우아하게 단순화했습니다.
b) 참 또는 무차원 상수. 이것은 한 차원의 양 스펙트럼에서 여러 표시된 점의 비율입니다(예: 전기 입자의 질량 비율). 우리는 이미 m p / m e를 언급했습니다. 새로운 법칙, 즉 차원 그룹의 축소를 고려하면서 다양한 차원을 식별하면 이전에 다른 스펙트럼이 통합되고 새로운 숫자를 설명해야 할 필요성이 발생합니다.
예를 들어, 차원 me, c, h는 뉴턴군을 생성하므로 플랑크 단위와 동일한 자연 원자 단위인 M, L, T 차원으로 이어집니다. 따라서 플랑크 단위와의 관계에 대한 이론적 설명이 필요하지만 앞서 말했듯이 (G, c, h) 이론이 있기 전까지는 이는 불가능합니다. 그러나 (me, c, h) 이론(양자 전기역학)에는 현대 양자 전기역학이 어떤 의미에서 그 존재에 빚진 값인 무차원 양이 있습니다. h/ me c (소위 전자의 콤프턴 파장) 거리에 두 개의 전자를 배치하고 전자의 나머지 질량에 해당하는 에너지 me c 2에 대한 정전기 반발 에너지의 비율을 측정합니다. 결과는 a = 7.2972 x 10 -3 ≒ 1/137입니다. 이것은 유명한 미세 구조 상수입니다.
양자 전기역학은 특히 입자 수가 보존되지 않는 과정을 설명합니다. 진공 상태에서 전자-양전자 쌍이 생성되고 소멸됩니다. 생산 에너지(2m e c 2 이상)가 특성 쿨롱 상호 작용의 에너지(a 값으로 인해)보다 수백 배 더 크기 때문에 다음과 같은 효과적인 계산 방식을 수행할 수 있습니다. 이러한 방사 보정은 완전히 폐기되지는 않지만 이론가의 "생명을 망치지"도 않습니다.
α 값에 대한 이론적 설명은 없습니다. 수학자들은 자신만의 놀라운 스펙트럼을 가지고 있습니다: 환원 불가능한 표현의 단순한 Lie 그룹의 뛰어난 선형 연산자 생성기의 스펙트럼, 기본 도메인의 볼륨, 상동성 및 코호몰로지 공간의 차원 등. 상상의 범위, 수학자 스펙트럼과 물리학자는 개방적입니다. 오히려 원칙이 필요하고 선택이 제한됩니다. 하지만 상수로 돌아가 보겠습니다.
테이블에서 많은 공간을 차지하는 다음 유형은 다음과 같습니다.
c) 한 규모에서 다른 규모로의 변환 요소, 예를 들어 원자에서 "인간"으로. 여기에는 다음이 포함됩니다. 이미 언급된 번호 아보가드로 N0 = 6.02 x 1023 - 본질적으로 1그램은 "양성자 질량" 단위로 표현되지만 전통적인 정의는 약간 다르며 광년(킬로미터)과 같은 것들도 있습니다. 물론 여기서 수학자에게 가장 역겨운 것은 물리적으로 의미 없는 하나의 단위에서 다른 단위로, 똑같이 의미 없는 전환 계수입니다. 큐빗에서 피트로 또는 Reaumur에서 화씨로. 인간의 관점에서 이것은 때때로 가장 중요한 숫자입니다. Winnie the Pooh가 현명하게 언급했듯이 "그 안에 몇 리터, 미터, 킬로그램이 있는지는 모르지만 호랑이가 뛰어오르면 우리에게는 거대해 보입니다."
d) "확산 스펙트럼". 이는 재료(원소나 순수 화합물이 아니라 일반적인 기술 등급의 강철, 알루미늄, 구리), 천문학 데이터(태양의 질량, 은하의 직경...) 및 이와 유사한 많은 특성의 특성입니다. 자연은 전자와 달리 동일성을 고려하지 않고 돌, 행성, 별 및 은하를 생성하지만 여전히 그 특성은 상당히 일정한 한계 내에서만 변경됩니다. 이러한 "허용 구역"에 대한 이론적 설명은 일단 알려지면 매우 흥미롭고 유익할 수 있습니다.
마닌 유아이, 은유로서의 수학, M., “MCNMO 출판사”, 2010, p. 177-179.
상호작용 상수
무료 러시아 백과사전 "전통"의 자료
상호작용 상수(때때로 이 용어가 사용됩니다. 결합 상수)는 입자 또는 장의 상호 작용의 상대적 강도를 결정하는 장 이론의 매개변수입니다. 양자장 이론에서 상호작용 상수는 해당 상호작용 다이어그램의 정점과 연관됩니다. 상호작용을 특징짓고 차원을 갖는 무차원 매개변수와 관련 수량 모두 상호작용 상수로 사용됩니다. C로 측정되는 무차원 전자기 상호작용과 전기적 상호작용이 그 예입니다.
|
상호 작용 비교
네 가지 기본 상호작용 모두에 참여하는 객체를 선택하면 이 객체의 무차원 상호작용 상수 값은 다음과 같이 구됩니다. 일반 규칙, 이러한 상호 작용의 상대적인 강도를 보여줍니다. 양성자는 소립자 수준에서 그러한 물체로 가장 자주 사용됩니다. 상호작용을 비교하기 위한 기본 에너지는 광자의 전자기 에너지이며 정의에 따르면 다음과 같습니다.
여기서 - , - 빛의 속도, - 광자 파장. 광자 에너지의 선택은 우연이 아닙니다. 현대 과학전자기파를 기반으로 한 파동 개념이 있습니다. 도움을 받아 길이, 시간 및 에너지를 포함한 모든 기본 측정이 이루어집니다.
중력 상호 작용
약한 상호작용
약한 상호작용과 관련된 에너지는 다음과 같이 표현될 수 있습니다.
약한 상호작용의 유효 전하인 는 약한 상호작용(W-보손 및 Z-보손)의 운반자로 간주되는 가상 입자의 질량입니다.
양성자의 유효 약한 상호작용 전하의 제곱은 페르미 상수 Jm3와 양성자 질량으로 표현됩니다.
충분히 작은 거리에서는 약한 상호작용 에너지의 지수를 무시할 수 있습니다. 이 경우 무차원 약한 상호작용 상수는 다음과 같이 정의됩니다.
전자기 상호 작용
두 고정 양성자의 전자기적 상호작용은 정전기 에너지로 설명됩니다.
어디 - , - .
이 에너지와 광자 에너지의 비율은 다음과 같이 알려진 전자기 상호 작용 상수를 결정합니다.
강력한 상호작용
강입자 수준에서 입자물리학의 표준 모델은 강입자에 포함된 "잔류" 상호작용으로 간주됩니다. 강한 상호작용을 전달하는 글루온은 강입자 사이의 공간에 가상 중간자를 생성한다고 가정됩니다. 유카와 파이온-핵자 모델에서는 핵자 사이의 핵력은 가상 파이온 교환의 결과로 설명되며 상호작용 에너지는 다음과 같은 형태를 갖는다.
는 유사스칼라 파이온-핵자 상호작용의 유효 전하이고, 는 파이온 질량입니다.
무차원 강한 상호 작용 상수는 다음과 같습니다.
양자장 이론의 상수
장 이론에서 상호 작용의 효과는 종종 방정식의 함수가 상호 작용 상수의 거듭제곱으로 확장되는 섭동 이론을 사용하여 결정됩니다. 일반적으로 강한 상호작용을 제외한 모든 상호작용의 경우 상호작용 상수는 1보다 훨씬 작습니다. 이는 확장의 주요 항의 기여도가 빠르게 감소하고 해당 계산이 불필요해지기 때문에 섭동 이론의 사용을 효과적으로 만듭니다. 강한 상호 작용의 경우 섭동 이론이 적합하지 않으며 다른 계산 방법이 필요합니다.
양자장 이론의 예측 중 하나는 소위 "부동 상수" 효과입니다. 이에 따르면 입자 상호 작용 중에 전달되는 에너지가 증가함에 따라 상호 작용 상수가 천천히 변합니다. 따라서 에너지가 증가함에 따라 전자기 상호 작용 상수는 증가하고 강한 상호 작용 상수는 감소합니다. 양자 색역학의 쿼크에는 고유한 강력한 상호 작용 상수가 도입됩니다.
다른 쿼크와 상호 작용하기 위해 가상 글루온을 방출하는 쿼크의 유효 색 전하는 어디입니까? 고에너지 입자의 충돌로 인해 쿼크 사이의 거리가 감소함에 따라 로그 감소 및 강한 상호작용의 약화가 예상됩니다(쿼크의 점근적 자유도 효과). Z-보손 질량 에너지(91.19 GeV) 수준의 전달된 에너지 규모에서 다음이 발견됩니다. 
동일한 에너지 규모에서 전자기 상호 작용 상수는 낮은 에너지에서 1/137 대신 1/127 정도의 값으로 증가합니다. 10 18 GeV 정도의 훨씬 더 높은 에너지에서 입자의 중력, 약한, 전자기 및 강한 상호 작용의 상수 값이 수렴하고 서로 거의 같아질 수도 있다고 가정합니다.
다른 이론의 상수
끈이론
끈 이론에서 상호작용 상수는 일정한 양으로 간주되지 않지만 본질적으로 동적입니다. 특히, 낮은 에너지에서의 동일한 이론은 끈이 10차원으로 움직이는 것처럼 보이고, 높은 에너지에서는 11차원으로 움직이는 것처럼 보입니다. 차원 수의 변화는 상호작용 상수의 변화를 동반합니다.
강한 중력
전자기력과 함께 강한 상호 작용의 주요 구성 요소로 간주됩니다. 이 모델에서는 쿼크와 글루온의 상호 작용을 고려하는 대신 기본 입자의 전하를 띤 물질과 입자 사이의 공간에 작용하는 중력과 전자기라는 두 가지 기본 필드만 고려합니다. 이 경우 쿼크와 글루온은 실제 입자가 아니라 강입자 물질에 내재된 양자 특성과 대칭성을 반영하는 준입자로 가정됩니다. 이 접근 방식은 최소한 19개의 매개변수가 있는 입자 물리학의 표준 모델에서 사실상 근거는 없지만 가정된 자유 매개변수에 대한 물리적 이론의 기록 수를 크게 줄입니다.
또 다른 결과는 약한 상호작용과 강한 상호작용이 독립적인 필드 상호작용으로 간주되지 않는다는 것입니다. 강한 상호작용은 상호작용 지연 효과(쌍극자 및 궤도 비틀림 장 및 자기력)가 큰 역할을 하는 중력 및 전자기력의 조합으로 귀결됩니다. 따라서 강한 상호작용 상수는 중력 상호작용 상수와 유사하게 결정됩니다.
어떤 상수가 기본인지 이해하는 것이 유용합니다. 예를 들어, 빛의 속도가 있습니다. 그것이 유한하다는 사실은 그 의미가 아니라 근본적이다. 그녀가 그렇게 되도록 거리와 시간을 정했다는 의미에서. 다른 단위에서는 다를 것입니다.
그렇다면 근본적인 것은 무엇입니까? 무차원 상호작용 상수로 설명되는 무차원 관계 및 특징적인 상호작용 힘. 대략적으로 말하면 상호 작용 상수는 프로세스의 확률을 나타냅니다. 예를 들어, 전자기 상수는 전자가 양성자에 의해 산란될 확률을 나타냅니다.
차원 값을 논리적으로 구성하는 방법을 살펴보겠습니다. 양성자와 전자 질량의 비율과 특정 전자기 상호 작용 상수를 입력할 수 있습니다. 원자는 우리 우주에 나타날 것입니다. 특정 원자 전이를 취하고 방출되는 빛의 주파수를 취하여 빛이 진동하는 기간의 모든 것을 측정할 수 있습니다. 여기서 시간 단위가 결정되었습니다. 이 시간 동안 빛은 어느 정도 거리를 날아가므로 거리 단위를 얻습니다. 이러한 주파수를 가진 광자는 일종의 에너지를 가지며 그 결과는 에너지 단위입니다. 그리고 전자기 상호 작용의 강도는 원자의 크기가 우리의 새로운 단위에서 너무 커질 정도입니다. 우리는 빛이 원자를 통과하는 데 걸리는 시간과 진동 주기의 비율로 거리를 측정합니다. 이 값은 상호 작용의 강도에만 의존합니다. 이제 빛의 속도를 원자 크기와 진동 주기의 비율로 정의하면 숫자를 얻을 수 있지만 이것이 근본적인 것은 아닙니다. 초와 미터는 우리에게 시간과 거리의 특징적인 척도입니다. 그 안에서 우리는 빛의 속도를 측정하지만 그 구체적인 값은 물리적인 의미가 없습니다.
사고 실험, 미터가 우리 우주보다 정확히 두 배 크지만 모든 기본 상수와 관계가 동일한 또 다른 우주가 있다고 가정해 보겠습니다. 그러면 상호 작용이 전파되는 데 두 배의 시간이 걸리고 인간과 유사한 생물은 두 번째 상호 작용을 두 배 느리게 인식하게 됩니다. 물론 그들은 그것을 전혀 느끼지 못할 것입니다. 그들이 빛의 속도를 측정하면 우리와 같은 값을 얻게 됩니다. 그 이유는 고유한 미터와 초로 측정하기 때문입니다.
그러므로 물리학자들은 빛의 속도가 300,000km/s라는 사실에 근본적인 중요성을 부여하지 않습니다. 그리고 소위 미세 구조 상수(대략 1/137)인 전자기 상호 작용의 상수가 주어집니다.
더욱이, 물론 해당 프로세스와 관련된 기본 상호 작용(전자기학, 강약 상호 작용, 중력)의 상수는 이러한 프로세스의 에너지에 따라 달라집니다. 전자 질량 정도의 에너지 규모에서의 전자기 상호 작용은 한 가지이며, 힉스 보손 질량 정도의 규모에서는 다르고 더 높습니다. 전자기 상호작용의 강도는 에너지에 따라 증가합니다. 그러나 상호작용 상수가 에너지에 따라 어떻게 변하는지는 우리가 가지고 있는 입자와 그 속성 관계가 무엇인지를 알면 계산할 수 있습니다.
따라서 우리의 이해 수준에서 근본적인 상호 작용을 완전히 설명하려면 우리가 가지고 있는 입자 세트, 기본 입자의 질량 비율, 한 규모의 상호 작용 상수(예: 규모)를 아는 것으로 충분합니다. 전자 질량과 각 특정 입자가 주어진 상호 작용과 상호 작용하는 힘의 비율은 전자기의 경우 전하 비율에 해당합니다(양성의 전하는 전자의 전하와 동일합니다. 왜냐하면 상호 작용의 힘이 전자가 있는 전자는 전자와 양성자의 상호 작용 힘과 일치합니다. 만약 그것이 두 배 더 크면 힘은 두 배로 커질 것입니다. 힘은 무차원 확률로 측정됩니다. 반복합니다). 문제는 그들이 왜 이러는가 하는 것입니다.
여기서는 모든 것이 불분명합니다. 일부 과학자들은 질량, 전하 등이 어떻게 관련되어 있는지를 추적하는 보다 근본적인 이론이 나올 것이라고 믿습니다. 대통일론은 어떤 의미에서는 후자에 답한다. 어떤 사람들은 인류 원리가 작동한다고 믿습니다. 즉, 기본 상수가 다르다면 그러한 우주에는 우리가 존재하지 않을 것입니다.
물리적 상수가 변할 수 있다면 얼마나 상상할 수 없을 정도로 이상한 세상이 될까요! 예를 들어 소위 미세 구조 상수는 약 1/137입니다. 크기가 다르다면 물질과 에너지 사이에는 차이가 없을 수도 있습니다.
결코 변하지 않는 것이 있습니다. 과학자들은 이를 물리적 상수 또는 세계 상수라고 부릅니다. 빛의 속도 $c$, 중력 상수 $G$, 전자 질량 $m_e$ 및 기타 양은 언제 어디서나 변하지 않는 것으로 믿어집니다. 그들은 물리 이론의 기초를 형성하고 우주의 구조를 결정합니다.
물리학자들은 점점 더 정밀하게 세계 상수를 측정하기 위해 열심히 노력하고 있지만, 아직까지 그 값이 왜 그런 것인지 설명할 수 있는 사람은 아무도 없습니다. SI 시스템에서 $c = 299792458$ m/s, $G = 6.673\cdot 10^(–11)Н\cdot$m$^2$/kg$^2$, $m_e = 9.10938188\cdot10^( – 31)$ kg은 단 하나의 공통 속성을 갖는 완전히 관련 없는 양입니다. 만약 조금이라도 변한다면 살아있는 유기체를 포함한 복잡한 원자 구조의 존재는 큰 문제가 될 것입니다. 상수의 값을 입증하려는 욕구는 기존의 모든 현상을 완전히 설명하는 통일된 이론을 개발하는 동기 중 하나가 되었습니다. 그것의 도움으로 과학자들은 각 세계 상수가 자연의 기만적인 임의성을 결정하는 내부 메커니즘에 의해 결정되는 하나의 가능한 값만 가질 수 있음을 보여주기를 희망했습니다.
통일이론의 제목에 가장 적합한 후보는 M-이론(끈 이론의 변형)으로 간주되며, 이는 우주가 4개의 시공간 차원이 아닌 11개의 차원을 갖는다면 타당하다고 간주될 수 있습니다. 결과적으로, 우리가 관찰하는 상수는 사실 진정으로 근본적인 것이 아닐 수도 있습니다. 실제 상수는 완전한 다차원 공간에 존재하며 우리는 3차원 "실루엣"만 볼 수 있습니다.
검토: 세계 상수
1. 많은 물리 방정식에는 공간과 시간 등 모든 곳에서 일정하다고 간주되는 양이 있습니다.
2. 최근 과학자들은 세계 상수의 불변성을 의심해 왔습니다. 퀘이사 관찰 결과와 실험실 측정 결과를 비교하여 그들은 다음과 같은 결론에 도달했습니다. 화학 원소먼 과거에는 오늘날과는 다르게 빛을 흡수했습니다. 이러한 차이는 미세 구조 상수의 몇ppm 변화로 설명할 수 있습니다.
3. 그러한 작은 변화라도 확인된다면 과학의 진정한 혁명이 될 것입니다. 관찰된 상수는 다차원 시공간에 존재하는 실제 상수의 "실루엣"일 뿐일 수 있습니다.
한편, 물리학자들은 많은 상수의 값이 우주 역사 초기 단계의 기본 입자 사이의 무작위 사건과 상호 작용의 결과일 수 있다는 결론에 도달했습니다. 끈 이론은 서로 다른 자기 일관성 있는 법칙과 상수 집합을 갖는 수많은($10^(500)$) 세계의 존재를 허용합니다( "끈 이론의 풍경", "과학의 세계에서", 2004년 12호 참조.). 현재로서는 과학자들은 우리 조합이 왜 선택되었는지 전혀 모릅니다. 아마도 추가 연구의 결과로 논리적으로 가능한 세계의 수는 하나로 줄어들 것이지만, 우리 우주는 통일 이론의 방정식에 대한 다양한 해법이 실현되는 다중 우주의 작은 부분일 뿐일 가능성이 있습니다. 그리고 우리는 단지 자연 법칙의 변형 중 하나를 관찰하고 있을 뿐입니다. “Parallel Universes”, “In the World of Science”, No. 8, 2003을 참조하세요.이 경우 의식의 발달을 허용하는 드문 조합을 구성한다는 점을 제외하고는 많은 세계 상수에 대한 설명이 없습니다. 아마도 우리가 관찰하는 우주는 무한한 생명 없는 공간으로 둘러싸인 많은 고립된 오아시스 중 하나가 되었을 것입니다. 완전히 외계 자연의 힘이 지배하고 전자와 같은 입자와 탄소 원자 및 DNA 분자와 같은 구조가 단순히 불가능한 초현실적인 장소입니다. 거기에 도달하려는 시도는 피할 수 없는 죽음을 초래할 것입니다.
끈 이론은 부분적으로 물리 상수의 명백한 임의성을 설명하기 위해 개발되었으므로 기본 방정식에는 몇 가지 임의 매개변수만 포함됩니다. 그러나 지금까지는 관찰된 상수 값을 설명하지 못했습니다.
믿을 수 있는 통치자
실제로 "상수"라는 단어를 사용하는 것이 완전히 합법적인 것은 아닙니다. 우리의 상수는 시간과 공간에 따라 바뀔 수 있습니다. 추가 공간 차원의 크기가 변경되면 3차원 세계의 상수도 그에 따라 변경됩니다. 그리고 우주를 충분히 멀리 들여다보면 상수가 다른 값을 갖는 영역을 볼 수 있습니다. 1930년대부터. 과학자들은 상수가 일정하지 않을 수도 있다고 추측해 왔습니다. 끈 이론은 이 아이디어에 이론적 타당성을 부여하고 무상성에 대한 탐구를 더욱 중요하게 만듭니다.
첫 번째 문제는 실험실 설정 자체가 상수의 변화에 민감할 수 있다는 것입니다. 모든 원자의 크기는 커질 수 있지만, 측정에 사용하는 자도 길어진다면 원자의 크기 변화는 말할 것도 없습니다. 실험자들은 일반적으로 양의 기준(자, 추, 시계)이 일정하다고 가정하지만, 상수를 테스트할 때는 이를 달성할 수 없습니다. 연구자들은 무차원 상수, 즉 전자 질량에 대한 양성자의 질량 비율과 같이 측정 단위 시스템에 의존하지 않는 단순한 숫자에 주의를 기울여야 합니다.
우주의 내부 구조는 변하는가?
특히 흥미로운 것은 $\alpha = e^2/2\epsilon_0 h c$라는 양인데, 이는 빛의 속도 $c$, 전자의 전하 $e$, 플랑크 상수 $h$ 및 소위 진공 유전 상수 $\epsilon_0$. 미세구조상수라고 합니다. 이는 1916년 Arnold Sommerfeld에 의해 처음 소개되었는데, Arnold Sommerfeld는 이를 적용하려고 시도한 최초의 사람 중 한 명이었습니다. 양자 역학$\alpha$는 빈 공간($\epsilon_0$)에 있는 하전 입자와 관련된 전자기(e) 상호 작용의 상대론적(c) 특성과 양자(h) 특성을 연결합니다. 측정 결과 이 값은 1/137.03599976(약 1/137)과 동일한 것으로 나타났습니다.
$\alpha $가 다른 의미를 갖는다면 우리 주변의 세상 전체가 바뀔 것입니다. 그보다 적다면 밀도는 단단한원자로 구성된 은 ($\alpha^3 $에 비례하여) 감소하고, 분자 결합은 더 낮은 온도에서 끊어지고($\alpha^2 $), 주기율표의 안정한 원소의 수가 증가할 수 있습니다($1/ \알파 $). $\alpha $가 너무 크면 작은 원자핵은 존재할 수 없습니다. 왜냐하면 그들을 묶는 핵력이 양성자의 상호 반발을 막을 수 없기 때문입니다. $\alpha >0.1 $에서는 탄소가 존재할 수 없습니다.
별의 핵반응은 특히 $\alpha $ 값에 민감합니다. 핵융합이 일어나려면 별의 중력이 충분해야 합니다. 높은 온도서로 밀어내는 경향에도 불구하고 핵들이 서로 더 가까워지도록 강제하는 것입니다. $\alpha $가 0.1을 초과하면 합성이 불가능합니다(물론 전자와 양성자 질량의 비율과 같은 다른 매개변수가 동일하게 유지된다면). $\alpha$의 단 4% 변화는 별의 생성이 중단될 정도로 탄소 코어의 에너지 수준에 영향을 미칩니다.
핵기술의 도입
두 번째로 더 심각한 실험적 문제는 상수의 변화를 측정하려면 극도로 안정적이어야 하는 매우 정확한 장비가 필요하다는 것입니다. 원자시계의 도움을 받아도 미세 구조 상수의 드리프트는 단 몇 년 동안만 모니터링할 수 있습니다. $\alpha $가 3년 동안 4 $\cdot$ $10^(–15)$ 이상 변경되면 가장 정확한 시계가 이를 감지합니다. 그러나 아직까지 이와 같은 내용은 등록된 바가 없습니다. 일관성을 확인하는 것은 어떨까요? 하지만 3년은 우주에서의 한 순간입니다. 우주의 역사에서 느리지만 중요한 변화는 눈에 띄지 않을 수도 있습니다.
빛과 미세한 구조의 변함없는
다행히도 물리학자들은 다른 테스트 방법을 찾았습니다. 1970년대 프랑스 원자력 에너지 위원회의 과학자들은 가봉의 오클로 우라늄 광산에서 나온 광석의 동위원소 구성에서 몇 가지 특이한 점을 발견했습니다. 서 아프리카): 원자로에서 나오는 폐기물과 비슷했습니다. 분명히 약 20억년 전에 오클로(Oklo)에 천연 원자로가 형성되었습니다. “신성한 원자로”, “과학의 세계에서”, 2004년 1호 참조).
1976년에 레닌그라드 핵물리학 연구소의 Alexander Shlyakhter는 천연 원자로의 성능은 중성자 포획을 보장하는 사마륨 핵의 특정 상태의 정확한 에너지에 결정적으로 의존한다는 점을 지적했습니다. 그리고 에너지 자체는 $\alpha $의 가치와 밀접한 관련이 있습니다. 따라서 미세 구조 상수가 약간만 달랐다면 연쇄 반응은 일어나지 않았을 수도 있습니다. 그러나 실제로 그런 일이 일어났습니다. 이는 지난 20억년 동안 상수가 1 $\cdot$ $10^(–8)$ 이상 변하지 않았다는 것을 의미합니다. (물리학자들은 자연 반응기의 조건에 대한 불가피한 불확실성으로 인해 정확한 정량적 결과에 대해 계속해서 논쟁을 벌이고 있습니다.)
1962년에 프린스턴 대학의 P. James E. Peebles와 Robert Dicke는 고대 운석에 이러한 분석을 처음으로 적용했습니다. 즉, 방사성 붕괴로 인한 동위원소의 상대적 풍부함은 $\alpha$에 달려 있습니다. 가장 민감한 제한은 레늄이 오스뮴으로 전환되는 동안 베타 붕괴와 관련이 있습니다. 미네소타 대학교 키스 올리브(Keith Olive)와 브리티시 컬럼비아 빅토리아 대학교 맥심 포스펠로프(Maxim Pospelov)의 최근 연구에 따르면, 운석이 형성될 당시 $\alpha$는 현재 값과 2 $\cdot$ $10^(– 6)$. 이 결과는 Oklo에서 얻은 데이터보다 정확도가 떨어지지만 시간을 더 거슬러 올라갑니다. 태양계 46억년 전.
더 오랜 기간에 걸쳐 가능한 변화를 탐색하려면 연구자들은 하늘을 바라보아야 합니다. 먼 천체에서 나온 빛은 망원경에 도달하는 데 수십억 년이 걸리며, 빛이 막 여행을 시작하고 물질과 상호작용하기 시작한 당시의 법칙과 세계 상수의 흔적을 담고 있습니다.
스펙트럼 라인
천문학자들은 1965년 퀘이사를 발견한 직후 상수 이야기에 참여하게 되었습니다. 퀘이사는 지구로부터 아주 먼 거리에 위치한 밝은 광원으로 발견되어 확인되었습니다. 퀘이사에서 우리까지의 빛의 경로가 너무 길기 때문에, 빛은 필연적으로 젊은 은하계의 가스 지역을 가로지릅니다. 가스는 특정 주파수에서 퀘이사의 빛을 흡수하여 스펙트럼에 좁은 선의 바코드를 각인합니다(아래 상자 참조).
퀘이사 방사선의 변화 탐색
가스가 빛을 흡수하면 원자에 포함된 전자가 낮은 곳에서 튀어나옵니다. 에너지 수준더 높은 것들에게. 에너지 준위는 원자핵이 전자를 얼마나 단단히 보유하고 있는지에 따라 결정되며, 이는 원자핵 사이의 전자기 상호작용의 강도와 그에 따른 미세 구조 상수에 따라 달라집니다. 빛이 흡수되는 순간이나 이것이 일어난 우주의 특정 지역에서 그것이 다르다면 전자가 새로운 수준으로 전이하는 데 필요한 에너지와 다음에서 관찰되는 전이의 파장은 다음과 같습니다. 스펙트럼은 오늘날 실험실 실험에서 관찰된 것과 달라야 합니다. 파장 변화의 특성은 원자 궤도의 전자 분포에 따라 결정적으로 달라집니다. $\alpha$의 주어진 변화에 대해 일부 파장은 감소하고 다른 파장은 증가합니다. 복잡한 효과 패턴은 데이터 보정 오류와 혼동하기 어렵기 때문에 이러한 실험은 매우 유용합니다.
7년 전 일을 시작했을 때 우리는 두 가지 문제에 직면했습니다. 첫째, 많은 스펙트럼 선의 파장이 충분한 정확도로 측정되지 않았습니다. 이상하게도 과학자들은 지구 표본의 스펙트럼보다 수십억 광년 떨어진 퀘이사의 스펙트럼에 대해 훨씬 더 많이 알고 있었습니다. 우리는 퀘이사 스펙트럼을 비교하기 위해 고정밀 실험실 측정이 필요했고 실험자들이 적절한 측정을 하도록 설득했습니다. 이 작업은 Imperial College London의 Anne Thorne과 Juliet Pickering이 수행했으며, 스웨덴 Lund Observatory의 Sveneric Johansson, 메릴랜드 국립 표준 기술 연구소의 Ulf Griesmann과 Rayner Rainer Kling이 이끄는 팀이 수행했습니다.
두 번째 문제는 이전 관찰자들이 소위 알칼리 이중선, 즉 탄소나 규소의 원자 가스에서 발생하는 흡수선 쌍을 사용했다는 것입니다. 그들은 퀘이사 스펙트럼에서 이 선들 사이의 간격을 실험실 측정과 비교했습니다. 그러나 이 방법은 한 가지 특정 현상의 사용을 허용하지 않았습니다. $\alpha $의 변화는 가장 낮은 에너지를 가진 준위(바닥 상태)를 기준으로 원자의 에너지 준위 사이의 간격을 변화시킬 뿐만 아니라 또한 바닥 상태 자체의 위치가 변경됩니다. 사실 두 번째 효과는 첫 번째 효과보다 훨씬 더 강력합니다. 그 결과 관측치의 정확도는 1 $\cdot$ $10^(–4)$에 불과했습니다.
1999년에 논문의 저자 중 한 명(웹)과 호주 뉴사우스웨일스 대학의 Victor V. Flambaum은 두 가지 효과를 모두 고려하는 기술을 개발했습니다. 그 결과, 감도가 10배 증가했습니다. 게다가 비교도 가능해졌습니다 다른 종류원자(예: 마그네슘 및 철)를 검사하고 추가 교차 점검을 수행합니다. 관찰된 파장이 다양한 유형의 원자에서 어떻게 변하는지 정확하게 확인하려면 복잡한 계산을 수행해야 했습니다. 최신 망원경과 센서로 무장한 우리는 다중선의 새로운 방법을 사용하여 전례 없는 정확도로 $\alpha $의 불변성을 테스트하기로 결정했습니다.
견해 재검토
실험을 시작할 때, 우리는 고대의 미세 구조 상수 값이 오늘날과 동일하다는 것을 더 높은 정확도로 확립하고 싶었습니다. 놀랍게도 1999년에 얻은 결과는 작지만 통계적으로 유의미한 차이를 보여주었고 이는 나중에 확인되었습니다. 128개 퀘이사 흡수선의 데이터를 사용하여 우리는 지난 60억~120억 년 동안 $\alpha$가 6 $\cdot$ $10^(–6)$ 증가한 것을 기록했습니다.
미세 구조 상수의 측정 결과로 확실한 결론을 내릴 수는 없습니다. 그들 중 일부는 그것이 한때 지금보다 작았다는 것을 나타내며, 일부는 그렇지 않습니다. 아마도 α는 먼 과거에 변했지만 지금은 일정해졌을 것입니다. (사각형은 데이터 변경 범위를 나타냅니다.)
대담한 주장에는 실질적인 증거가 필요하므로 첫 번째 단계는 데이터 수집 및 분석 방법을 철저히 검토하는 것이었습니다. 측정 오류는 체계적 오류와 무작위 오류의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 무작위 부정확성으로 모든 것이 간단합니다. 각각의 개별 차원에서 그들은 취합니다. 다른 의미, 이는 많은 수의 측정값을 평균화하여 0이 되는 경향이 있습니다. 평균화되지 않은 체계적인 오류는 해결하기가 더 어렵습니다. 천문학에서는 이런 종류의 불확실성이 모든 단계에서 직면하게 됩니다. 실험실 실험에서는 오류를 최소화하기 위해 기기 설정을 조정할 수 있지만 천문학자들은 우주를 "미세 조정"할 수 없으며 모든 데이터 수집 방법에는 피할 수 없는 편견이 포함되어 있다는 사실을 받아들여야 합니다. 예를 들어, 관측된 은하의 공간 분포는 관찰하기 더 쉽기 때문에 밝은 은하쪽으로 눈에 띄게 편향되어 있습니다. 그러한 편견을 식별하고 무력화하는 것은 관찰자에게 끊임없는 도전입니다.
우리는 먼저 퀘이사의 스펙트럼 선이 측정되는 파장 규모에서 왜곡 가능성을 발견했습니다. 예를 들어, 퀘이사를 관찰한 "원시" 결과를 보정된 스펙트럼으로 처리하는 동안 이러한 현상이 발생할 수 있습니다. 파장 규모의 단순한 선형 확장 또는 축소로는 $\alpha$의 변화를 정확하게 시뮬레이션할 수 없지만 대략적인 유사성이라도 결과를 설명하는 데 충분합니다. 퀘이사 관측 결과 대신 보정 데이터를 대체하여 왜곡과 관련된 단순 오류를 점차적으로 제거했습니다.
우리는 편향의 영향을 무시할 수 있도록 다양한 편향 원인을 조사하는 데 2년 이상을 보냈습니다. 우리는 심각한 오류의 잠재적인 원인을 단 한 가지만 발견했습니다. 우리는 마그네슘 흡수선에 대해 이야기하고 있습니다. 세 가지 안정 동위원소는 각각 서로 매우 가까운 서로 다른 파장의 빛을 흡수하며 퀘이사 스펙트럼에서 하나의 선으로 표시됩니다. 동위원소의 상대적 존재비에 대한 실험실 측정을 기반으로 연구자들은 각 동위원소의 기여도를 판단합니다. 마그네슘을 방출하는 별이 평균적으로 오늘날의 별보다 무거우면 젊은 우주에서의 별의 분포는 오늘날과 크게 다를 수 있습니다. 이러한 차이는 $\alpha$의 변화를 모방할 수 있지만 올해 발표된 연구 결과는 관찰된 사실을 설명하기가 쉽지 않음을 나타냅니다. 호주 스윈번 공과대학의 Yeshe Fenner와 Brad K. Gibson, 캠브리지 대학의 Michael T. Murphy는 $\alpha$ 변화를 시뮬레이션하는 데 필요한 동위원소의 풍부함이 초기 우주에서 과잉 질소 합성을 초래할 것이라고 결론지었습니다. 이는 관찰과 완전히 일치하지 않습니다. 따라서 우리는 $\alpha $가 변경되었을 가능성을 받아들여야 합니다.
때로는 변하지만 때로는 변하지 않습니다
기사의 저자가 제시한 가설에 따르면, 우주 역사의 일부 기간에는 미세 구조 상수가 변하지 않고 다른 기간에는 증가했습니다. 실험 데이터(이전 상자 참조)는 이 가정과 일치합니다.
과학계는 우리 결과의 중요성을 즉시 인식했습니다. 전 세계의 퀘이사 스펙트럼 연구자들은 즉시 측정을 시작했습니다. 2003년에 상트페테르부르크 물리 기술 연구소의 Sergei Levshakov 연구 그룹의 이름이 붙여졌습니다. 함부르크 대학의 Ioffe와 Ralf Quast는 세 가지 새로운 퀘이사 시스템을 연구했습니다. 지난해 인도 대학간 천문학 및 천체 물리학 센터의 Hum Chand와 Raghunathan Srianand, 천체 물리학 연구소의 Patrick Petitjean, 파리 LERMA의 Bastien Aracil이 추가로 23건의 사례를 분석했습니다. 두 그룹 모두 $\alpha$에서 변경 사항을 발견하지 못했습니다. Chand는 60억년에서 100억년 전 사이의 변화는 백만분의 일 미만이었을 것이라고 주장합니다.
서로 다른 소스 데이터를 분석하는 데 사용된 유사한 기술이 왜 그렇게 급격한 불일치를 초래했습니까? 대답은 아직 알려지지 않았습니다. 언급된 연구자들이 얻은 결과는 품질이 우수하지만 샘플의 크기와 분석된 방사선의 연령은 우리의 것보다 훨씬 작습니다. 또한 Chand는 다중 다중선 방법의 단순화된 버전을 사용했으며 모든 실험적 및 체계적 오류를 완전히 평가하지 않았습니다.
프린스턴 대학의 저명한 천체물리학자 존 바콜(John Bahcall)은 다중 다중항 방법 자체를 비판했지만 그가 강조한 문제는 큰 표본을 사용할 때 최소화되는 무작위 오류 범주에 속합니다. Bacall과 국립 연구소의 Jeffrey Newman도 마찬가지입니다. 버클리의 로렌스는 흡수선보다는 방출선을 관찰했습니다. 그들의 접근 방식은 훨씬 덜 정확하지만 미래에는 유용할 수 있습니다.
입법 개혁
우리의 결과가 정확하다면 그 의미는 엄청날 것입니다. 최근까지 미세 구조 상수가 변경되면 우주에 어떤 일이 일어날지 추정하려는 모든 시도는 만족스럽지 못했습니다. 그들은 $\alpha$가 상수라는 가정하에 얻은 동일한 공식에서 변수로 고려하는 것 이상으로 나아가지 않았습니다. 매우 모호한 접근 방식에 동의합니다. $\alpha $가 변경되면 이와 관련된 효과의 에너지와 운동량은 보존되어야 하며 이는 우주의 중력장에 영향을 미칩니다. 1982년에 예루살렘 히브리 대학의 Jacob D. Bekenstein은 전자기학의 법칙을 상수가 아닌 경우에 처음으로 일반화했습니다. 그의 이론에서 $\alpha $는 자연의 동적 구성요소로 간주됩니다. 스칼라 필드처럼. 4년 전 우리 중 한 명(Barrow)은 Imperial College London의 Håvard Sandvik 및 João Magueijo와 함께 Bekenstein의 이론을 중력을 포함하도록 확장했습니다.
일반화 이론의 예측은 유혹적일 정도로 간단합니다. 우주 규모의 전자기장은 중력보다 훨씬 약하기 때문에 $\alpha$의 백만분의 몇 부분의 변화는 우주 팽창에 눈에 띄는 영향을 미치지 않습니다. 그러나 팽창은 전기장과 자기장의 에너지 사이의 불일치로 인해 $\alpha $에 큰 영향을 미칩니다. 우주 역사의 처음 수만 년 동안 방사선은 하전 입자를 지배했으며 전기장과 자기장 사이의 균형을 유지했습니다. 우주가 팽창하면서 방사선은 희박해지고 물질은 우주의 지배적인 요소가 되었습니다. 전기에너지와 자기에너지는 동일하지 않은 것으로 밝혀졌고, $\alpha $는 시간의 로그에 비례하여 증가하기 시작했습니다. 약 60억년 전, 암흑에너지가 지배하기 시작하면서 팽창이 가속화되어 모든 물리적 상호작용이 자유공간에서 전파되기 어렵게 되었습니다. 그 결과, $\alpha$는 다시 거의 일정해졌습니다.
설명된 그림은 우리의 관찰과 일치합니다. 퀘이사의 스펙트럼 선은 물질이 지배하고 $\alpha$가 증가했던 우주 역사의 기간을 특징으로 합니다. Oklo의 실험실 측정 및 연구 결과는 암흑 에너지가 지배적이고 $\alpha$가 일정한 기간에 해당합니다. $\alpha$의 변화가 운석의 방사성 원소에 미치는 영향에 대한 추가 연구는 특히 흥미롭습니다. 왜냐하면 이를 통해 명명된 두 기간 사이의 전환을 연구할 수 있기 때문입니다.
알파는 시작에 불과하다
미세 구조 상수가 변경되면 물질 물체는 다르게 낙하해야 합니다. 한때 갈릴레오는 진공 속의 물체가 무엇으로 만들어졌는지에 관계없이 동일한 속도로 떨어진다는 약한 등가 원리를 공식화했습니다. 그러나 $\alpha$의 변화는 모든 하전 입자에 작용하는 힘을 생성해야 합니다. 원자가 핵에 더 많은 양성자를 포함할수록 더 강하게 느낄 것입니다. 퀘이사 관측 결과를 분석하여 얻은 결론이 맞다면, 서로 다른 물질로 이루어진 물체의 자유낙하 가속도는 약 1 $\cdot$ $10^(–14)$ 정도 차이가 나야 합니다. 이는 실험실에서 측정할 수 있는 것보다 100배 적지만 STEP(공간 등가 원리 테스트)과 같은 실험에서 차이를 감지할 수 있을 만큼 큽니다.
이전 $\alpha $ 연구에서 과학자들은 우주의 이질성을 무시했습니다. 모든 은하와 마찬가지로 우리 은하수는 평균 공간보다 약 백만 배 더 밀도가 높기 때문에 우주와 함께 확장되지 않습니다. 2003년에 케임브리지 대학의 Barrow와 David F. Mota는 $\alpha$가 은하계 내에서 그리고 우주의 더 빈 지역에서 다르게 행동할 수 있다는 것을 계산했습니다. 젊은 은하가 밀도가 높아지고 이완되어 중력 평형 상태에 도달하자마자 $\alpha$는 은하 내부에서는 일정해지지만 외부에서는 계속 변합니다. 따라서 $\alpha$의 불변성을 테스트하는 지구상의 실험은 편향된 조건 선택으로 인해 어려움을 겪습니다. 우리는 이것이 약한 등가 원리의 검증에 어떤 영향을 미치는지 아직 파악하지 못했습니다. $\alpha$의 공간적 변화는 아직 관찰되지 않았습니다. CMB의 동질성에 의존하여 Barrow는 최근 $\alpha $가 $10^o$로 구분된 천구 영역 사이에서 1 $\cdot$ $10^(–8)$ 이상 변하지 않는다는 것을 보여주었습니다.
우리는 $\alpha $의 변화에 대한 가설을 최종적으로 확인하거나 반박할 새로운 데이터가 나타나고 새로운 연구가 수행되기를 기다릴 수 있습니다. 연구자들은 이 상수의 변화로 인한 효과를 더 쉽게 볼 수 있기 때문에 이 상수에 초점을 맞췄습니다. 그러나 $\alpha $가 실제로 불안정하다면 다른 상수도 변경되어야 합니다. 이 경우, 우리는 자연의 내부 메커니즘이 우리가 상상했던 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것을 인정해야 할 것입니다.
저자 소개:
John D. Barrow와 John K. Webb은 1996년 영국 서식스 대학교에서 공동 안식년을 보내는 동안 물리 상수를 연구하기 시작했습니다. 그런 다음 Barrow는 상수 변경에 대한 새로운 이론적 가능성을 탐구했고 Web은 퀘이사 관찰에 참여했습니다. 두 작가 모두 논픽션 책을 집필하고 TV 프로그램에도 자주 출연합니다.
주문하다- 천국의 첫 번째 법칙.
알렉산더 팝
기본 세계 상수는 물질의 가장 일반적이고 기본적인 속성에 대한 정보를 제공하는 상수입니다. 예를 들어 여기에는 G, c, e, h, me e 등이 포함됩니다. 이러한 상수의 공통점은 포함된 정보입니다. 따라서 중력 상수 G는 우주의 모든 물체, 즉 중력에 내재된 보편적 상호 작용의 정량적 특성입니다. 빛의 속도 c는 자연의 모든 상호 작용이 전파되는 최대 속도입니다. 기본 전하 e는 자연에 자유 상태로 존재하는 전하의 가능한 최소값입니다(분율 전하를 갖는 쿼크는 분명히 초밀도 및 뜨거운 쿼크-글루온 플라즈마에서만 자유 상태로 존재합니다). 끊임없는
판자 h는 최소 변화를 결정합니다 물리량, 행동이라고 불리며 미시 세계의 물리학에서 근본적인 역할을 합니다. 전자의 나머지 질량 m e는 가장 가볍고 안정한 하전 기본 입자의 관성 특성의 특성입니다.
우리는 이론의 상수를 이 이론의 틀 내에서 항상 변하지 않는 것으로 간주되는 값이라고 부릅니다. 많은 자연 법칙의 표현에 상수가 있다는 것은 패턴이 있을 때 나타나는 현실의 특정 측면의 상대적 불변성을 반영합니다.
기본 상수 자체, c, h, e, G 등은 메타은하의 모든 부분에서 동일하며 시간이 지나도 변하지 않습니다. 이러한 이유로 이를 세계 상수라고 합니다. 세계 상수의 일부 조합은 자연 물체의 구조에서 중요한 것을 결정하고 여러 기본 이론의 특성을 형성합니다.
원자 현상에 대한 공간 껍질의 크기를 결정합니다(여기서 m e는 전자 질량입니다).
이러한 현상에 대한 특징적인 에너지; 초전도체의 대규모 자속의 양자는 다음과 같이 주어진다.
고정된 천체 물리학 물체의 최대 질량은 다음 조합에 의해 결정됩니다.
여기서 mN은 핵자 질량이고; 120
양자전기역학의 전체 수학적 장치는 작은 무차원량이 존재한다는 사실에 기초하고 있습니다.
전자기 상호 작용의 강도를 결정합니다.
기본 상수의 차원을 분석하면 문제 전체에 대한 새로운 이해가 가능해집니다. 위에서 언급한 것처럼 개별 차원 기본 상수는 해당 물리 이론의 구조에서 특정 역할을 합니다. 모든 물리적 과정에 대한 통일된 이론적 설명을 개발하고, 세계에 대한 통일된 과학적 그림을 형성할 때, 차원 물리적 상수는 이러한 역할과 같은 무차원 기본 상수로 대체됩니다.
우주의 구조와 특성의 형성에 있어서 상수는 매우 크다. 미세 구조 상수는 자연에 존재하는 네 가지 기본 상호 작용 중 하나인 전자기의 정량적 특성입니다. 전자기 상호 작용 외에도 다른 기본 상호 작용에는 중력, 강함 및 약함이 있습니다. 무차원 전자기 상호작용 상수의 존재
분명히 이는 다른 세 가지 유형의 상호 작용의 특징인 유사한 무차원 상수가 존재한다고 가정합니다. 이러한 상수는 또한 다음과 같은 무차원 기본 상수(강한 상호 작용 상수)로 특징지어집니다. 
- 약한 상호작용 상수:
여기서 수량은 페르미 상수입니다.
약한 상호작용의 경우;
중력 상호작용 상수:
상수의 수치 
결정하다
이러한 상호작용의 상대적인 "강도". 따라서 전자기적 상호작용은 강한 상호작용보다 약 137배 약합니다. 가장 약한 것은 중력 상호 작용으로 강한 것보다 10 39 적습니다. 상호작용 상수는 또한 다양한 공정에서 한 입자가 다른 입자로 변환되는 속도를 결정합니다. 전자기 상호 작용 상수는 모든 하전 입자가 동일한 입자로 변환되지만 운동 상태와 광자가 변경되는 것을 나타냅니다. 강한 상호작용 상수는 중간자의 참여에 따른 중입자의 상호 변형의 정량적 특성입니다. 약한 상호작용 상수는 중성미자와 반중성미자가 관련된 과정에서 기본 입자의 변형 강도를 결정합니다.
우리가 N으로 표시하는 물리적 공간의 차원을 결정하는 또 하나의 무차원 물리 상수에 주목할 필요가 있습니다. 물리적 사건은 3차원 공간, 즉 N = 3에서 발생하는 것이 일반적입니다. "상식"에 맞지 않지만 자연에 존재하는 실제 과정을 반영하는 개념의 출현이 반복적으로 이어졌습니다.
따라서 "고전적인" 차원 기본 상수는 해당 물리 이론의 구조에서 결정적인 역할을 합니다. 그들로부터 통합 상호작용 이론의 기본 무차원 상수가 형성됩니다. 
이러한 상수와 기타 상수, 공간 N의 차원이 우주의 구조와 속성을 결정합니다.