Atomning Isroil o'lchovsiz konstantalari. Doimiy bo'lmagan konstantalar
“Keling, ba'zi natijalarni sarhisob qilaylik. “Fizikaviy miqdorlar jadvallari” (M.: Atomizdat, 1976) maʼlumotnomasida 1005 bet matn va koʻp millionlab raqamlar mavjud; ular bilan qanday muomala qilish kerak?
Bu miqdorlar kamida to'rt turga bo'linadi.
a) Tabiiy o'lchov birliklari yoki spektrlarning fizik jihatdan belgilangan nuqtalari. Bu raqamlar emas, balki G, c, h, m e, e (elektron zaryadi) kabi miqdorlardir. Bu ko'p marta takrorlanishi mumkin bo'lgan ba'zi hodisalarning o'lchovli xususiyatlari yuqori daraja aniqlik. Bu tabiat elementar vaziyatlarni ulkan ketma-ketlikda takrorlash haqiqatining aksidir. Koinotning o'xshash qurilish bloklari haqida fikr yuritish ba'zan Bose-Eynshteyn va Fermi-Dirak statistikasi kabi chuqur jismoniy g'oyalarga olib keldi. Uilerning barcha elektronlar bir xil, chunki ular bir elektron to'piga o'ralgan dunyo chizig'ining bir lahzali bo'limlari ekanligi haqidagi fantastik g'oyasiga olib keldi. Feynman kvant maydon nazariyasida hisoblashning diagrammatik texnikasini nafis soddalashtirishga.
b) To'g'ri yoki o'lchovsiz doimiylar. Bu bir xil o'lchamdagi miqdorning spektridagi bir nechta belgilangan nuqtalarning nisbati, masalan, elektr zarralari massalarining nisbati: biz allaqachon m p / m e ni aytib o'tgan edik. Yangi qonunni hisobga olgan holda turli o'lchamlarni aniqlash, ya'ni o'lchamlar guruhini qisqartirish, ilgari turli xil spektrlarni birlashtirishga va yangi raqamlarni tushuntirish zarurligiga olib keladi.
Misol uchun, o'lchamlar m e , c va h Nyuton guruhini hosil qiladi va shuning uchun M, L, T o'lchovlarining bir xil tabiiy atom birliklariga, shuningdek, Plank birliklariga olib keladi. Shuning uchun ularning Plank birliklari bilan aloqasi nazariy tushuntirishga muhtoj.Ammo, aytganimizdek, (G, c, h)-nazariya mavjud bo'lmaguncha, bu mumkin emas. Biroq, (m e, c, h)-nazariyada - kvant elektrodinamikasida - o'lchovsiz miqdor mavjud bo'lib, uning qiymati so'zning ma'lum ma'nosida zamonaviy kvant elektrodinamikasining mavjudligiga qarzdordir. Ikkita elektronni h/ m e c masofaga (elektronning Kompton to'lqin uzunligi deb ataladi) joylashtiramiz va ularning elektrostatik qaytarilish energiyasining elektronning qolgan massasiga ekvivalent m e c 2 energiyasiga nisbatini o'lchaymiz. Siz a \u003d 7,2972 x 10 -3 ≈ 1/137 raqamini olasiz. Bu mashhur nozik struktur konstantasi.
Kvant elektrodinamika, xususan, zarrachalar soni saqlanmagan jarayonlarni tavsiflaydi: vakuum elektron-pozitron juftlarini hosil qiladi, ular yo'q qilinadi. Ishlab chiqarish energiyasi (2m e c 2 dan kam bo'lmagan) xarakterli Kulon o'zaro ta'sirining energiyasidan (a qiymati tufayli) yuzlab marta ko'p bo'lganligi sababli, samarali hisoblash sxemasini amalga oshirish mumkin bo'ladi. bu radiatsion tuzatishlar butunlay tashlab ketilmaydi, balki nazariyotchining umidsiz "hayotini buzmaydi".
a qiymatining nazariy izohi yo'q. Matematiklarning o'ziga xos ajoyib spektrlari bor: kamaytirilmaydigan ko'rinishdagi oddiy Li guruhlarining ajratilgan chiziqli operatorlari-generatorlari spektrlari, fundamental sohalarning hajmlari, homologiya va kohomologik fazolarning o'lchamlari va boshqalar tanlovni cheklaydi. Ammo doimiylarga qaytish.
Jadvallarda juda ko'p joy egallagan ularning keyingi turi:
v) Bir shkaladan ikkinchisiga, masalan, atomdan “inson”ga aylantirish omillari. Bunga quyidagilar kiradi: allaqachon aytib o'tilgan raqam Avogadro N 0 = 6,02 x 10 23 - aslida bir gramm, "proton massasi" birliklarida ifodalangan, garchi an'anaviy ta'rif biroz boshqacha bo'lsa-da, shuningdek, kilometrlarda yorug'lik yili kabi narsalar. Bu erda matematik uchun eng jirkanch narsa, albatta, bir jismoniy ma'nosiz birlikdan boshqasiga o'tkazish omillari, xuddi ma'nosiz: tirsakdan futga yoki Réaumurdan Farengeytga. Insoniy nuqtai nazardan, bu ba'zan eng muhim raqamlardir; Vinni Pux donolik bilan ta'kidlaganidek: "Unda qancha litr, metr va kilogramm borligini bilmayman, lekin yo'lbarslar sakrab o'tganda, bizga ulkan bo'lib tuyuladi".
d) “Diffuz spektrlar”. Bu materiallarning o'ziga xos xususiyati (elementlar yoki sof birikmalar emas, balki po'lat, alyuminiy, misning oddiy texnologik navlari), astronomik ma'lumotlar (Quyoshning massasi, Galaktika diametri ...) va bir xil turdagi ko'plab. Tabiat elektronlardan farqli o'laroq, ularning bir xilligiga e'tibor bermay, toshlar, sayyoralar, yulduzlar va galaktikalarni hosil qiladi, lekin baribir ularning xususiyatlari faqat ma'lum chegaralarda o'zgaradi. Ushbu "ruxsat etilgan zonalar" ning nazariy tushuntirishlari, ular ma'lum bo'lganda, juda qiziqarli va ibratli.
Manin Yu.I., Matematika metafora sifatida, M., "MTsNMO nashriyoti", 2010, p. 177-179.
O'zaro ta'sir doimiy
"An'ana" bepul rus ensiklopediyasidan material
O'zaro ta'sir doimiy(ba'zan atama ulanish doimiysi) - zarralar yoki maydonlar orasidagi har qanday o'zaro ta'sirning nisbiy kuchini aniqlaydigan maydon nazariyasidagi parametr. Kvant maydon nazariyasida o'zaro ta'sir konstantalari tegishli o'zaro ta'sir diagrammalarida cho'qqilar bilan bog'langan. O'zaro ta'sir konstantalari sifatida o'lchovsiz parametrlar va o'zaro ta'sirlarni tavsiflovchi va o'lchovlarga ega bo'lgan tegishli miqdorlar ishlatiladi. Masalan, o'lchovsiz elektromagnit o'zaro ta'sir va C bilan o'lchangan elektr.
|
O'zaro ta'sirlarni taqqoslash
Agar biz to'rtta asosiy o'zaro ta'sirda ishtirok etadigan ob'ektni tanlasak, u holda ushbu ob'ektning o'lchovsiz o'zaro ta'sir konstantalarining qiymatlari umumiy qoida, bu o'zaro ta'sirlarning nisbiy kuchini ko'rsatadi. Proton ko'pincha elementar zarralar darajasida bunday ob'ekt sifatida ishlatiladi. O'zaro ta'sirlarni taqqoslash uchun asosiy energiya fotonning elektromagnit energiyasi bo'lib, ta'rifi bo'yicha quyidagilarga teng:
bu yerda - , - yorug'lik tezligi, - fotonning to'lqin uzunligi. Foton energiyasini tanlash tasodifiy emas, chunki asos zamonaviy fan elektromagnit to'lqinlarga asoslangan to'lqin tasviri yotadi. Ularning yordami bilan barcha asosiy o'lchovlar - uzunlik, vaqt va energiyani o'z ichiga olgan holda amalga oshiriladi.
Gravitatsion o'zaro ta'sir
Zaif o'zaro ta'sir
Zaif o'zaro ta'sir bilan bog'liq energiya quyidagi shaklda ifodalanishi mumkin:
qayerda zaif o'zaro ta'sirning samarali zaryadi, zaif o'zaro ta'sirning tashuvchisi hisoblangan virtual zarrachalarning massasi (W- va Z-bozonlar).
Proton uchun kuchsiz o'zaro ta'sirning samarali zaryadining kvadrati Fermi doimiysi J m 3 va protonning massasi bilan ifodalanadi:
Etarlicha kichik masofalarda zaif o'zaro ta'sir energiyasidagi eksponensialni e'tiborsiz qoldirish mumkin. Bunday holda, o'lchovsiz zaif o'zaro ta'sir konstantasi quyidagicha aniqlanadi:
Elektromagnit o'zaro ta'sir
Ikki harakatsiz protonning elektromagnit o'zaro ta'siri elektrostatik energiya bilan tavsiflanadi:
qaerda - , -.
Ushbu energiyaning foton energiyasiga nisbati elektromagnit o'zaro ta'sir konstantasini aniqlaydi:
Kuchli shovqin
Zarrachalar fizikasining standart modelidagi adronlar darajasida u adronlarga kiradigan "qoldiq" o'zaro ta'sir sifatida qaraladi. Glyuonlar kuchli o'zaro ta'sir tashuvchisi sifatida adronlar orasidagi bo'shliqda virtual mezonlarni hosil qiladi deb taxmin qilinadi. Pion-nuklonli Yukava modelida nuklonlar orasidagi yadro kuchlari virtual pionlarning almashinuvi natijasi sifatida tushuntiriladi va o'zaro ta'sir energiyasi quyidagi ko'rinishga ega:
Psevdoskalar pion-nuklon o'zaro ta'sirining samarali zaryadi qayerda, pion massasi.
O'lchovsiz kuchli o'zaro ta'sir doimiysi:
Kvant maydon nazariyasidagi konstantalar
Maydon nazariyasidagi o'zaro ta'sirlar ko'pincha tebranish nazariyasi yordamida aniqlanadi, bunda tenglamalardagi funktsiyalar o'zaro ta'sir konstantasining vakolatlarida kengaytiriladi. Odatda, kuchli ta'sirdan tashqari barcha o'zaro ta'sirlar uchun o'zaro ta'sir konstantasi birlikdan ancha past bo'ladi. Bu tebranish nazariyasini qo'llashni samarali qiladi, chunki kengayishning yuqori shartlaridan keladigan hissa tez kamayadi va ularni hisoblash keraksiz bo'ladi. Kuchli o'zaro ta'sir bo'lsa, buzilish nazariyasi yaroqsiz bo'lib qoladi va boshqa hisoblash usullari talab qilinadi.
Kvant maydon nazariyasining bashoratlaridan biri bu "suzuvchi konstantalar" deb ataladigan effekt bo'lib, unga ko'ra o'zaro ta'sir konstantalari zarrachalarning o'zaro ta'siri paytida uzatiladigan energiya ortishi bilan sekin o'zgaradi. Shunday qilib, elektromagnit o'zaro ta'sir konstantasi kuchayadi va kuchli o'zaro ta'sir konstantasi energiya ortishi bilan kamayadi. Kvant xromodinamikasidagi kvarklar o'zlarining kuchli o'zaro ta'sir konstantalariga ega:
boshqa kvark bilan o'zaro ta'sir qilish uchun virtual glyuonlarni chiqaradigan kvarkning samarali rang zaryadi qayerda. Yuqori energiyali zarrachalarning to'qnashuvida erishilgan kvarklar orasidagi masofaning qisqarishi bilan kuchli o'zaro ta'sirning logarifmik pasayishi va zaiflashishi (kvarklarning asimptotik erkinligi ta'siri) kutilmoqda. Z-bozonning (91,19 GeV) massa-energiyasi tartibidagi uzatilgan energiya shkalasida aniqlangan. 
Xuddi shu energiya shkalasida elektromagnit o'zaro ta'sir konstantasi past energiyalarda ≈1/137 o'rniga 1/127 darajasidagi qiymatga oshadi. Taxminan 10 18 GeV dan yuqori energiyalarda zarrachalarning tortishish, kuchsiz, elektromagnit va kuchli o'zaro ta'sir konstantalarining qiymatlari bir-biriga yaqinlashadi va hatto bir-biriga taxminan teng bo'lishi mumkin deb taxmin qilinadi.
Boshqa nazariyalardagi konstantalar
String nazariyasi
Satrlar nazariyasida oʻzaro taʼsir konstantalari konstantalar hisoblanmaydi, balki dinamik xarakterga ega. Xususan, xuddi shu nazariya past energiyalarda iplar o'n o'lchovda, yuqori energiyalarda esa o'n bir o'lchovda harakat qiladi. O'lchovlar sonining o'zgarishi o'zaro ta'sir konstantalarining o'zgarishi bilan birga keladi.
kuchli tortishish
Bilan birga va elektromagnit kuchlar kuchli o'zaro ta'sirning asosiy komponentlari hisoblanadi. Ushbu modelda kvarklar va glyuonlarning o'zaro ta'sirini ko'rib chiqish o'rniga faqat ikkita asosiy maydon - gravitatsiyaviy va elektromagnit maydon hisobga olinadi, ular elementar zarrachalarning zaryadlangan va massali moddasida, shuningdek ular orasidagi bo'shliqda ishlaydi. Shu bilan birga, kvark va glyuonlar haqiqiy zarrachalar emas, balki adronik moddalarga xos bo'lgan kvant xossalari va simmetriyalarini aks ettiruvchi kvazizarralar deb hisoblanadi. Ushbu yondashuv elementar zarrachalar fizikasining standart modelida kamida 19 ta shunday parametr mavjud bo'lgan fizik nazariyalar uchun rekord bo'lgan haqiqatda asoslanmagan, ammo taxmin qilingan erkin parametrlar sonini keskin kamaytiradi.
Yana bir natija shundaki, zaif va kuchli o'zaro ta'sirlar mustaqil maydon shovqinlari hisoblanmaydi. Kuchli o'zaro ta'sir tortishish va elektromagnit kuchlarning kombinatsiyalariga kamayadi, bunda o'zaro ta'sirning kechikish effektlari (dipol va orbital burilish maydonlari va magnit kuchlar) muhim rol o'ynaydi. Shunga ko'ra, kuchli o'zaro ta'sir konstantasi tortishish o'zaro ta'sir konstantasi bilan o'xshashlik bilan aniqlanadi:
Umuman olganda, qaysi konstantalar asosiy ekanligini tushunish foydalidir. Masalan, yorug'lik tezligini olaylik. Uning cheklanganligi uning ma'nosi emas, balki asosiydir. Biz masofa va vaqtni shunday bo'lishini belgilab oldik degan ma'noda. Boshqa birliklarda bu boshqacha bo'lar edi.
Xo'sh, asosiy narsa nima? O'lchovsiz o'zaro ta'sir konstantalari bilan tavsiflangan o'lchovsiz nisbatlar va xarakterli o'zaro ta'sir kuchlari. Taxminan aytganda, o'zaro ta'sir konstantalari qandaydir jarayonning ehtimolini tavsiflaydi. Masalan, elektromagnit doimiylik elektronning protonga qanday tarqalish ehtimoli bilan tavsiflanadi.
Keling, qanday qilib mantiqiy o'lchovli miqdorlarni qurishimiz mumkinligini ko'rib chiqaylik. Siz proton va elektron massalarining nisbatini va elektromagnit o'zaro ta'sirning o'ziga xos doimiyligini kiritishingiz mumkin. Bizning koinotimizda atomlar paydo bo'ladi. Siz ma'lum bir atom o'tishini olishingiz va chiqarilgan yorug'likning chastotasini olishingiz va yorug'lik tebranishlari davrida hamma narsani o'lchashingiz mumkin. Mana vaqt birligi. Bu vaqt davomida yorug'lik biroz masofaga uchadi, shuning uchun biz masofa birligini olamiz. Bunday chastotali foton qandaydir energiyaga ega, energiya birligi chiqdi. Va keyin elektromagnit o'zaro ta'sirning kuchi shundayki, atomning o'lchami bizning yangi birliklarimizda juda ko'p. Biz masofani yorug'likning atom orqali uchish vaqtining tebranish davriga nisbati sifatida o'lchaymiz. Bu qiymat faqat o'zaro ta'sir kuchiga bog'liq. Agar biz yorug'lik tezligini atom hajmining tebranish davriga nisbati sifatida belgilasak, biz raqamni olamiz, lekin bu asosiy emas. Ikkinchi va metr biz uchun vaqt va masofaning xarakterli o'lchovidir. Ularda biz yorug'lik tezligini o'lchaymiz, lekin uning o'ziga xos qiymati jismoniy ma'noga ega emas.
Fikrlash tajribasi, boshqa koinot bo'lsin, u erda hisoblagich biznikidan ikki baravar katta, ammo barcha asosiy konstantalar va munosabatlar bir xil. Shunda o'zaro ta'sirlar ikki barobar ko'proq vaqtni oladi va odamga o'xshash mavjudotlar bir soniyani yarim tezlikda idrok etadilar. Albatta, ular buni sezmaydilar. Ular yorug'lik tezligini o'lchaganda, ular biz bilan bir xil qiymatga ega bo'ladilar. Chunki ular o'zlarining xarakterli metr va soniyalarida o'lchaydilar.
Shuning uchun fiziklar yorug'lik tezligi 300 000 km/s ekanligiga fundamental ahamiyat bermaydilar. Va elektromagnit o'zaro ta'sirning konstantasi, nozik struktura konstantasi deb ataladigan (u taxminan 1/137) biriktirilgan.
Bundan tashqari, albatta, tegishli jarayonlar bilan bog'liq bo'lgan fundamental o'zaro ta'sirlarning (elektromagnitizm, kuchli va kuchsiz o'zaro ta'sirlar, tortishish) konstantalari ushbu jarayonlarning energiyalariga bog'liq. Elektron massasi tartibining energiya shkalasi bo'yicha elektromagnit o'zaro ta'sir bitta, Higgs bozonining massasi tartibida esa u boshqacha, yuqoriroqdir. Elektromagnit o'zaro ta'sirning kuchi energiya bilan o'sib boradi. Lekin o'zaro ta'sir konstantalarining energiya bilan qanday o'zgarishini bizda qanday zarrachalar borligini va ularning xossa nisbatlarini bilish orqali hisoblash mumkin.
Shuning uchun, bizning tushunish darajamizdagi fundamental o'zaro ta'sirlarni to'liq tavsiflash uchun bizda qanday zarralar to'plami borligini, elementar zarralarning massa nisbatlarini, bitta shkaladagi o'zaro ta'sir konstantalarini bilish kifoya, masalan, shkala bo'yicha. elektron massasi va har bir alohida zarrachaning bu o'zaro ta'sir o'tkazadigan kuchlar nisbati, elektromagnit holatda bu zaryadlar nisbatiga to'g'ri keladi (protonning zaryadi elektronning zaryadiga teng, chunki elektronning o'zaro ta'sir kuchi elektron bilan elektron elektronning proton bilan o'zaro ta'sir qilish kuchiga to'g'ri keladi, agar u ikki barobar katta bo'lsa, unda kuch ikki barobar katta bo'lar edi , kuch o'lchanadi, takrorlayman, o'lchovsiz ehtimolliklarda). Savol ularning nima uchun ekanligiga bog'liq.
Bu erda hamma narsa aniq emas. Ba'zi olimlarning fikricha, yanada fundamental nazariya paydo bo'ladi, undan massalar, zaryadlar va boshqalar qanday bog'liqligini ko'rsatadi. Ikkinchisiga, qaysidir ma'noda, buyuk birlashgan nazariyalar javob beradi. Ba'zi odamlar antropik printsip ishlayotganiga ishonishadi. Ya'ni, agar asosiy konstantalar boshqacha bo'lsa, biz bunday olamda mavjud bo'lmagan bo'lar edik.
Agar jismoniy konstantalar o'zgarishi mumkin bo'lsa, dunyo qanday g'alati bo'lar edi! Masalan, nozik tuzilish konstantasi taxminan 1/137 ga teng. Agar u boshqa qiymatga ega bo'lsa, ehtimol materiya va energiya o'rtasida hech qanday farq yo'q edi.
Hech qachon o'zgarmas narsalar bor. Olimlar ularni fizik konstantalar yoki dunyo konstantalari deb atashadi. Yorug'lik tezligi $c$, tortishish doimiysi $G$, elektron massasi $m_e$ va boshqa ba'zi kattaliklar har doim va hamma joyda o'zgarishsiz qoladi, deb ishoniladi. Ular fizik nazariyalarning asosini tashkil qiladi va koinotning tuzilishini belgilaydi.
Fiziklar dunyo konstantalarini tobora yuqori aniqlik bilan o'lchash uchun ko'p ishlamoqda, ammo ularning qadriyatlari nima uchun ular shunday ekanligini hali hech kim hech qanday tarzda tushuntirib bera olmadi. SI tizimida $c = 299792458$ m/s, $G = 6,673\cdot 10^(–11)N\cdot$m$^2$/kg$^2$, $m_e = 9,10938188\cdot10^( - 31) $ kg - faqat bitta umumiy xususiyatga ega bo'lgan mutlaqo bog'liq bo'lmagan miqdorlar: agar ular kamida bir oz o'zgarsa va murakkab atom tuzilmalari, shu jumladan tirik organizmlarning mavjudligi katta savol ostida qoladi. Doimiy qiymatlarni oqlash istagi barcha mavjud hodisalarni to'liq tavsiflovchi yagona nazariyani ishlab chiqish uchun rag'batlardan biriga aylandi. Uning yordami bilan olimlar tabiatning aldamchi o'zboshimchaliklarini aniqlaydigan ichki mexanizmlar tufayli har bir dunyo doimiysi faqat bitta mumkin bo'lgan qiymatga ega bo'lishi mumkinligini ko'rsatishga umid qilishdi.
Yagona nazariya nomiga eng yaxshi nomzod bu M-nazariyasi (torlar nazariyasining varianti), agar koinotda to'rtta fazo-vaqt o'lchovi emas, balki o'n bitta bo'lsa, uni izchil deb hisoblash mumkin. Shuning uchun biz kuzatayotgan doimiylar haqiqatdan ham asosiy bo'lmasligi mumkin. Haqiqiy konstantalar to'liq ko'p o'lchovli fazoda mavjud bo'lib, biz ularning faqat uch o'lchovli "siluetlarini" ko'ramiz.
UMUMIY MA'LUMOT: DUNYO doimiylari
1. Ko'pgina fizik tenglamalarda hamma joyda - fazoda va vaqtda doimiy hisoblangan miqdorlar mavjud.
2. So'nggi paytlarda olimlar dunyo konstantalarining doimiyligiga shubha qilishdi. Kvazarlarni kuzatish va laboratoriya o'lchovlari natijalarini taqqoslab, ular shunday xulosaga kelishadi kimyoviy elementlar uzoq o'tmishda ular yorug'likni bugungidan farqli ravishda yutgan. Farqni nozik tuzilish konstantasining bir necha milliondan bir qismiga o'zgarishi bilan izohlash mumkin.
3. Bunday kichik o'zgarishlarning ham tasdiqlanishi fanda haqiqiy inqilob bo'ladi. Kuzatilgan konstantalar ko'p o'lchovli fazo-vaqtda mavjud bo'lgan haqiqiy konstantalarning faqat "siluetlari" bo'lishi mumkin.
Shu bilan birga, fiziklar ko'plab konstantalarning qiymatlari koinot tarixining dastlabki bosqichlarida tasodifiy hodisalar va elementar zarralar o'rtasidagi o'zaro ta'sirlarning natijasi bo'lishi mumkin degan xulosaga kelishdi. String nazariyasi turli xil o'z-o'zidan izchil qonunlar va konstantalar to'plamiga ega bo'lgan juda ko'p sonli ($10^(500)$) dunyolar mavjudligiga imkon beradi. Qarang: “String nazariyasi manzarasi”, “Fan olamida”, 2004 yil, № 12.). Hozircha olimlar bizning kombinatsiyamiz nima uchun tanlanganligini bilishmaydi. Ehtimol, keyingi tadqiqotlar natijasida mantiqiy mumkin bo'lgan dunyolar soni bittaga kamayishi mumkin, ammo bizning koinotimiz ko'p olamning kichik bir qismi bo'lib, unda yagona nazariya tenglamalarining turli xil echimlari amalga oshiriladi, va biz tabiat qonunlarining faqat bitta variantini kuzatamiz ( Qarang: Parallel Universes, In World of Science, № 8, 2003 yil).Bu holda, ko'pgina dunyo konstantalari uchun hech qanday tushuntirish yo'q, faqat ular ongni rivojlantirishga imkon beruvchi noyob birikmani tashkil qiladi. Balki biz kuzatayotgan koinot cheksiz jonsiz koinot bilan o‘ralgan ko‘plab alohida vohalardan biriga aylangandir – biz uchun mutlaqo begona tabiat kuchlari hukmronlik qiladigan va elektronlar kabi zarralar va uglerod atomlari va DNK molekulalari kabi tuzilmalar shunchaki imkonsizdir. U erga borishga urinish halokatli bo'lar edi.
String nazariyasi fizik konstantalarning zohiriy ixtiyoriyligini tushuntirish uchun ham ishlab chiqilgan, shuning uchun uning asosiy tenglamalari faqat bir nechta ixtiyoriy parametrlarni o'z ichiga oladi. Ammo hozirgacha u doimiylarning kuzatilgan qiymatlarini tushuntirmaydi.
Ishonchli hukmdor
Aslida, "doimiy" so'zidan foydalanish mutlaqo qonuniy emas. Bizning konstantalarimiz vaqt va makonda o'zgarishi mumkin. Agar qo'shimcha fazoviy o'lchamlar hajmi o'zgargan bo'lsa, bizning uch o'lchovli dunyomizdagi doimiylar ular bilan o'zgaradi. Va agar biz kosmosga etarlicha uzoqqa qaragan bo'lsak, biz doimiylar turli qiymatlarni olgan joylarni ko'rishimiz mumkin edi. 1930-yillardan boshlab olimlar konstantalar doimiy bo'lmasligi mumkin, deb taxmin qilishdi. String nazariyasi bu fikrga nazariy asoslilikni beradi va doimiylikni izlashni yanada muhimroq qiladi.
Birinchi muammo shundaki, laboratoriya sozlamalari o'zi konstantalarning o'zgarishiga sezgir bo'lishi mumkin. Barcha atomlarning o'lchamlari kattalashishi mumkin edi, lekin o'lchov uchun ishlatiladigan o'lchagich ham uzunroq bo'lsa, atomlarning o'lchamlari o'zgarishi haqida hech narsa aytish mumkin emas edi. Tajribachilar odatda o'lchov standartlari (o'lchagichlar, og'irliklar, soatlar) o'zgarmas deb hisoblashadi, ammo konstantalarni tekshirishda bunga erishib bo'lmaydi. Tadqiqotchilar o'lchovsiz konstantalarga e'tibor berishlari kerak - faqat birliklar tizimiga bog'liq bo'lmagan raqamlar, masalan, proton massasining elektron massasiga nisbati.
Koinotning ichki tuzilishi o'zgaradimi?
Yorug'lik tezligi $c$, elektronning elektr zaryadi $e$, Plank doimiysi $h$ va hokazolarni birlashtirgan $\alpha = e^2/2\epsilon_0 h c$ kattaligi alohida qiziqish uyg'otadi. vakuum dielektrik doimiysi $\epsilon_0$ deb ataladi. U nozik tuzilish konstantasi deb ataladi. U birinchi marta 1916 yilda Arnold Sommerfeld tomonidan taqdim etilgan bo'lib, u birinchilardan bo'lib ariza berishga harakat qilgan. kvant mexanikasi elektromagnetizmga: $\alpha$ boʻsh fazodagi ($\epsilon_0$) zaryadlangan zarralar ishtirokidagi elektromagnit (e) oʻzaro taʼsirlarning relativistik (c) va kvant (h) xarakteristikalarini bogʻlaydi. O'lchovlar shuni ko'rsatdiki, bu qiymat 1/137,03599976 (taxminan 1/137).
Agar $\alpha $ boshqacha ma'noga ega bo'lsa, unda butun dunyo o'zgaradi. Kamroq zichlik bo'ladimi qattiq, atomlardan tashkil topgan bo'lib, kamayadi ($\alpha^3 $ ga mutanosib ravishda), molekulyar bog'lanishlar pastroq haroratlarda uziladi ($\alpha^2 $) va davriy jadvaldagi barqaror elementlar soni ko'payishi mumkin ($1/$). \alpha $). Agar $\alpha $ juda katta bo'lib chiqsa, kichik atom yadrolari mavjud bo'lolmaydi, chunki ularni bog'laydigan yadro kuchlari protonlarning o'zaro itarilishiga to'sqinlik qila olmaydi. $\alpha >0,1 $ uchun uglerod mavjud emas edi.
Yulduzlardagi yadro reaksiyalari ayniqsa $\alfa $ ga sezgir. Yadro sintezi sodir bo'lishi uchun yulduzning tortishish kuchi etarli bo'lishi kerak yuqori harorat yadrolarni bir-birini qaytarishga moyilligiga qaramasdan yaqinroq harakat qilishga majburlash. Agar $\alpha $ 0,1 dan katta bo'lsa, sintez imkonsiz bo'lar edi (albatta, boshqa parametrlar, masalan, elektron va proton massalarining nisbati bir xil bo'lib qolmasa). $\alpha $ ning atigi 4% ga o'zgarishi uglerod yadrosidagi energiya darajasiga shunchalik ta'sir qiladiki, uning yulduzlarda paydo bo'lishi shunchaki to'xtaydi.
Yadro texnikasini joriy etish
Ikkinchi, jiddiyroq, eksperimental muammo shundaki, konstantalardagi o'zgarishlarni o'lchash uchun juda barqaror bo'lishi kerak bo'lgan yuqori aniqlikdagi uskunalar kerak bo'ladi. Hatto atom soatlarida ham nozik struktura konstantasining siljishini faqat bir necha yil davomida kuzatish mumkin. Agar $\alpha $ uch yil ichida 4 $\cdot$ $10^(–15)$ dan koʻproqqa oʻzgargan boʻlsa, eng aniq soat buni aniqlay oladi. Biroq, shunga o'xshash hech narsa hali qayd etilmagan. Ko'rinib turibdiki, nega doimiylikni tasdiqlamaysiz? Ammo kosmos uchun uch yil bir lahzadir. Koinot tarixidagi sekin, ammo sezilarli o'zgarishlar e'tibordan chetda qolishi mumkin.
YENIL VA DOIMIY YUKSIK TUZILMA
Yaxshiyamki, fiziklar tekshirishning boshqa usullarini topdilar. 1970-yillarda Frantsiya Atom energiyasi bo'yicha komissiyasi olimlari Gabondagi Oklodagi uran konidan olingan rudaning izotopik tarkibidagi ba'zi xususiyatlarni payqashdi. G'arbiy Afrika): u yadroviy reaktor chiqindilariga o'xshardi. Ko'rinishidan, taxminan 2 milliard yil oldin Okloda tabiiy yadro reaktori paydo bo'lgan ( qarang: “Ilohiy reaktor”, “Ilm olamida”, № 1, 2004).
1976 yilda Leningrad Yadro fizikasi instituti xodimi Aleksandr Shlyaxter tabiiy reaktorlarning ishlashi neytronlarni ushlab turadigan samarium yadrosining o'ziga xos holatining aniq energiyasiga tanqidiy bog'liqligini kuzatdi. Va energiyaning o'zi $\alpha $ qiymati bilan kuchli bog'liq. Shunday qilib, agar nozik tuzilish konstantasi biroz boshqacha bo'lganida, zanjirli reaktsiya sodir bo'lishi mumkin emas edi. Ammo bu haqiqatan ham sodir bo'ldi, ya'ni so'nggi 2 milliard yil ichida doimiy 1 $\cdot$ $10^(–8)$ dan ko'proq o'zgarmadi. (Fiziklar tabiiy reaktordagi sharoitlar haqida muqarrar noaniqlik tufayli aniq miqdoriy natijalar haqida bahslashishda davom etmoqdalar.)
1962 yilda Prinston universitetidan P. Jeyms E. Piblz va Robert Dik birinchi bo'lib bunday tahlilni qadimgi meteoritlarga nisbatan qo'llashdi: ularning radioaktiv parchalanishi natijasida hosil bo'lgan izotoplarning nisbiy ko'pligi $\alfa $ ga bog'liq. Eng sezgir cheklov reniyning osmiyga aylanishida beta-parchalanish bilan bog'liq. Minnesota universitetidan Keyt Olive va Britaniya Kolumbiyasidagi Viktoriya universitetidan Maksim Pospelovning so‘nggi ishlariga ko‘ra, $\alpha$ meteoritlar paydo bo‘lgan paytdagi hozirgi qiymatidan 2$\cdot$$10^ ga farq qilgan (–6). )$. Bu natija Okloda olingan ma'lumotlarga qaraganda kamroq aniq, ammo u o'tmishda, paydo bo'lishgacha boradi quyosh sistemasi 4,6 milliard yil oldin.
Keyinchalik uzoq vaqt davomida mumkin bo'lgan o'zgarishlarni o'rganish uchun tadqiqotchilar osmonga qarashlari kerak. Uzoq astronomik ob'ektlardan keladigan yorug'lik milliardlab yillar davomida teleskoplarimizga etib boradi va u endigina sayohatini va materiya bilan o'zaro ta'sirini boshlagan davrlarning qonunlari va dunyo konstantalarining izini saqlaydi.
Spektral chiziqlar
Astronomlar 1965 yilda yangi kashf etilgan va Yerdan juda uzoqda joylashgan yorqin yorug'lik manbalari sifatida aniqlangan kvazarlar kashf etilganidan ko'p o'tmay, doimiylar haqidagi hikoyaga aralashdilar. Kvazardan bizgacha bo'lgan yorug'lik yo'li juda uzun bo'lgani uchun, u muqarrar ravishda yosh galaktikalarning gazli mahallalarini kesib o'tadi. Gaz kvazar nurini ma'lum chastotalarda o'zlashtiradi va uning spektri bo'ylab tor chiziqlar shtrix kodini chiqaradi (quyidagi qutiga qarang).
KVAZAR RADIATSIYALARINING O'ZGARISHINI IZLASH
Gaz yorug'likni yutganda, atomlardagi elektronlar pastdan sakrab chiqadi energiya darajalari yuqoriroqlarga. Energiya darajalari atom yadrosining elektronlarni qanchalik kuchli ushlab turishi bilan belgilanadi, bu ular orasidagi elektromagnit o'zaro ta'sir kuchiga va shuning uchun nozik tuzilish konstantasiga bog'liq. Agar yorug'lik so'rilgan paytda yoki u sodir bo'lgan koinotning ma'lum bir mintaqasida u boshqacha bo'lsa, elektronni yangi darajaga ko'chirish uchun zarur bo'lgan energiya va spektrlarda kuzatilgan o'tishlarning to'lqin uzunliklari bo'lishi kerak. bugungi laboratoriya tajribalarida kuzatilganidan farq qiladi. To'lqin uzunliklarining o'zgarishi tabiati atom orbitalarida elektronlarning tarqalishiga juda bog'liq. $\alpha $ ning ma'lum o'zgarishi uchun ba'zi to'lqin uzunliklari kamayadi, boshqalari esa ortadi. Effektlarning murakkab sxemasini ma'lumotlarni kalibrlash xatolari bilan aralashtirish qiyin, bu esa bunday tajribani juda foydali qiladi.
Etti yil oldin ish boshlaganimizda ikkita muammoga duch keldik. Birinchidan, ko'plab spektral chiziqlarning to'lqin uzunliklari etarli darajada aniqlik bilan o'lchanmagan. Ajabo, olimlar er namunalari spektrlaridan ko'ra milliardlab yorug'lik yili uzoqlikdagi kvazarlarning spektrlari haqida ko'proq bilishgan. Bizga kvazar spektrlarini ular bilan solishtirish uchun yuqori aniqlikdagi laboratoriya o‘lchovlari kerak edi va biz tajribachilarni tegishli o‘lchovlarni amalga oshirishga ko‘ndirdik. Ularni London Imperial kollejidan Enn Torn va Juliet Pikering, keyinroq Shvetsiyadagi Lund rasadxonasi xodimi Svenerik Yoxansson va Milliy standartlar va texnologiyalar institutidan Ulf Grizmann va Rayner Kling (Rayner Kling) boshchiligidagi guruhlar amalga oshirdi. Merilend.
Ikkinchi muammo shundaki, avvalgi kuzatuvchilar uglerod yoki kremniyning atom gazlarida paydo bo'ladigan ishqoriy dubletlar, juft yutish chiziqlaridan foydalanganlar. Ular kvazar spektrlaridagi bu chiziqlar orasidagi intervallarni laboratoriya o‘lchovlari bilan solishtirdilar. Biroq, bu usul bitta aniq hodisani qo'llashga imkon bermadi: $\alpha $ dagi o'zgarishlar nafaqat atomning energiya darajalari orasidagi intervalning eng past energiya darajasiga (asosiy holat) o'zgarishiga olib keladi, balki. shuningdek, asosiy davlatning o'zi pozitsiyasining o'zgarishi. Aslida, ikkinchi ta'sir birinchisidan ham kuchliroqdir. Natijada, kuzatishlarning aniqligi atigi 1 $\cdot$ $10^(–4)$ edi.
1999 yilda qog'oz mualliflaridan biri (Web) va Avstraliyaning Yangi Janubiy Uels universitetidan Viktor V. Flambaum ikkala ta'sirni hisobga olish uchun texnikani ishlab chiqdilar. Natijada sezuvchanlik 10 barobar oshdi. Bundan tashqari, taqqoslash mumkin bo'ldi har xil turlari atomlar (masalan, magniy va temir) va qo'shimcha o'zaro tekshirishlarni amalga oshiring. Har xil turdagi atomlarda kuzatilgan to'lqin uzunliklari qanday o'zgarishini aniq aniqlash uchun murakkab hisob-kitoblarni bajarish kerak edi. Zamonaviy teleskoplar va sensorlar bilan qurollangan holda, biz ko'p multiplikatsiyaning yangi usuli yordamida misli ko'rilmagan aniqlik bilan $\alpha $ barqarorligini sinab ko'rishga qaror qildik.
Ko'rinishlarni qayta ko'rib chiqish
Tajribalarni boshlaganimizda, biz shunchaki aniqroq aniqlik bilan aniqlamoqchi edik, qadimgi davrlarda nozik tuzilma konstantasining qiymati bugungi kun bilan bir xil bo'lgan. Ajablanarlisi shundaki, 1999 yilda olingan natijalar kichik, ammo statistik jihatdan ahamiyatli farqlarni ko'rsatdi va ular keyinchalik tasdiqlandi. 128 kvazar assimilyatsiya chizig'idan olingan ma'lumotlardan foydalanib, biz so'nggi 6-12 milliard yil ichida $\alpha $ ning 6 $\cdot$ $10^(–6)$ ga o'sishini qayd etdik.
Nozik struktura konstantasini o'lchash natijalari yakuniy xulosalar chiqarishga imkon bermaydi. Ulardan ba'zilari uning bir paytlar hozirgisidan kichikroq bo'lganini ko'rsatadi, ba'zilari esa yo'q. Ehtimol, a uzoq o'tmishda o'zgargan, ammo hozir doimiy bo'lib qoldi. (Qutilar ma'lumotlar oralig'ini ifodalaydi.)
Dadil da'volar ishonchli dalillarni talab qiladi, shuning uchun bizning birinchi qadamimiz ma'lumotlarni to'plash va tahlil qilish usullarini diqqat bilan ko'rib chiqish edi. O'lchov xatolarini ikki turga bo'lish mumkin: tizimli va tasodifiy. Tasodifiy noaniqliklar bilan hamma narsa oddiy. Har bir alohida o'lchamda ular oladi turli ma'nolar, ular ko'p sonli o'lchovlar bilan o'rtacha hisoblanadi va nolga moyil bo'ladi. O'rtacha hisoblanmagan tizimli xatolar bilan kurashish qiyinroq. Astronomiyada bunday noaniqliklar har qadamda uchrab turadi. Laboratoriya tajribalarida asboblar xatolarni minimallashtirish uchun sozlanishi mumkin, ammo astronomlar koinotni "sozlay olmaydilar" va ular ma'lumotlarni yig'ishning barcha usullari o'ziga xos tomonlarni o'z ichiga olishini tan olishlari kerak. Misol uchun, galaktikalarning kuzatilgan fazoviy taqsimoti yorqin galaktikalarga nisbatan sezilarli darajada moyil, chunki ularni kuzatish osonroq. Bunday siljishlarni aniqlash va zararsizlantirish kuzatuvchilar uchun doimiy muammo hisoblanadi.
Birinchidan, biz kvazarning spektral chiziqlari o'lchangan to'lqin uzunligi shkalasining mumkin bo'lgan buzilishiga e'tibor qaratdik. Bu, masalan, kvazarlarni kuzatishning "xom" natijalarini kalibrlangan spektrga qayta ishlash jarayonida paydo bo'lishi mumkin. To'lqin uzunligi shkalasining oddiy chiziqli cho'zilishi yoki qisqarishi $\alpha $ dagi o'zgarishlarni aniq taqlid qila olmasa ham, natijalarni tushuntirish uchun hatto taxminiy o'xshashlik ham etarli bo'ladi. Asta-sekin, biz kvazar kuzatuvi natijalari o'rniga kalibrlash ma'lumotlarini almashtirish orqali buzilishlar bilan bog'liq oddiy xatolarni bartaraf etdik.
Ikki yildan ortiq vaqt davomida biz ularning ta'siri ahamiyatsiz bo'lishini ta'minlash uchun tarafkashlikning turli sabablarini o'rganib chiqdik. Biz jiddiy xatolarning faqat bitta potentsial manbasini topdik. Biz magniyni yutish chiziqlari haqida gapiramiz. Uning uchta barqaror izotopining har biri bir-biriga juda yaqin bo'lgan va kvazarlar spektrlarida bitta chiziq sifatida ko'rinadigan turli to'lqin uzunlikdagi yorug'likni o'zlashtiradi. Izotoplarning nisbiy ko'pligini laboratoriya o'lchovlariga asoslanib, tadqiqotchilar ularning har birining hissasini baholaydilar. Agar magniy chiqaradigan yulduzlar bugungi tengdoshlaridan o'rtacha og'irroq bo'lsa, ularning yosh koinotda tarqalishi bugungidan sezilarli darajada farq qilishi mumkin edi. Bunday farqlar $\alpha$ oʻzgarishiga taqlid qilishi mumkin.Ammo bu yil chop etilgan tadqiqot natijalari shuni koʻrsatmoqdaki, kuzatilgan faktlar unchalik oson tushuntirilmaydi. Avstraliyadagi Suinbern texnologiya universitetidan Yeshe Fenner va Bred K. Gibson va Kembrij universitetidan Maykl T. Merfi $\alfa$ oʻzgarishiga taqlid qilish uchun zarur boʻlgan izotop koʻpligi ham erta davrda azotning ortiqcha sinteziga olib keladi degan xulosaga kelishdi. Kuzatishlarga mutlaqo mos kelmaydigan koinot. Shunday qilib, biz $\alpha $ o'zgarishi ehtimoli bilan yashashimiz kerak.
BA'ZIDA O'ZGARIB KELADI, BA'ZI YO'Q
Maqola mualliflari tomonidan ilgari surilgan gipotezaga ko'ra, kosmik tarixning ayrim davrlarida nozik tuzilish konstantasi o'zgarmagan, boshqalarida esa ko'paygan. Eksperimental ma'lumotlar (oldingi qo'shimchaga qarang) ushbu taxminga mos keladi.
Ilmiy hamjamiyat natijalarimizning ahamiyatini darhol yuqori baholadi. Dunyo bo'ylab kvazarlarning spektrlarini o'rganuvchilar darhol o'lchovlarni boshladilar. 2003 yilda Sankt-Peterburg fizika-texnika institutidan Sergey Levshakov (Sergey Levshakov) tadqiqot guruhlari. Gamburg universitetidan Ioffe va Ralf Quast uchta yangi kvazar tizimini o'rganishdi. O'tgan yili Hindistondagi Universitetlararo Astronomiya va Astrofizika Markazidan Xum Chand va Raghunatan Srianand, Astrofizika institutidan Patrik Petitjan va Parijdagi LERMA Bastien Arasil yana 23 ishni tahlil qilishdi. Guruhlarning hech biri $\alpha$ ga oʻzgarishlarni topmadi. Chandning ta'kidlashicha, 6 va 10 milliard yil oldingi har qanday o'zgarish milliondan birdan kam bo'lishi kerak.
Nima uchun turli xil manba ma'lumotlarini tahlil qilish uchun ishlatiladigan o'xshash metodologiyalar bunday keskin tafovutga olib keldi? Javob hali ma'lum emas. Ushbu tadqiqotchilar tomonidan olingan natijalar juda yaxshi sifatga ega, ammo ularning namunalari hajmi va tahlil qilingan nurlanish yoshi biznikidan sezilarli darajada kichikroq. Bundan tashqari, Chand multimultiplet usulining soddalashtirilgan versiyasidan foydalangan va barcha eksperimental va tizimli xatolarni to'liq baholamagan.
Prinstonlik taniqli astrofizik Jon Baxkol ko'p ko'plik usulining o'zini tanqid qildi, ammo u ta'kidlagan muammolar tasodifiy xatolar toifasida bo'lib, katta namunalardan foydalanilganda ular minimallashtiriladi. Bakall va Milliy laboratoriyadan Jeffri Nyuman. Berklidagi Lourens assimilyatsiya liniyalarini emas, balki emissiya chiziqlarini ko'rib chiqdi. Ularning yondashuvi ancha aniq emas, garchi u kelajakda foydali bo'lishi mumkin.
Qonunchilikni isloh qilish
Natijalarimiz to'g'ri bo'lsa, oqibatlari juda katta bo'ladi. Yaqin vaqtgacha, agar nozik tuzilma konstantasi o'zgarsa, koinot bilan nima sodir bo'lishini taxmin qilish bo'yicha barcha urinishlar qoniqarsiz edi. Ular $\alpha$ ni o'zgarmas degan faraz ostida olingan bir xil formulalarda o'zgaruvchi sifatida ko'rib chiqishdan nariga o'tmadi. Qabul qilaman, juda shubhali yondashuv. Agar $\alpha $ o'zgarsa, u bilan bog'liq effektlardagi energiya va impuls saqlanishi kerak, bu esa Olamdagi tortishish maydoniga ta'sir qilishi kerak. 1982 yilda Quddus Ibroniy universitetidan Jeykob D. Bekenshteyn elektromagnetizm qonunlarini birinchi marta doimiy bo'lmagan doimiylar holatiga umumlashtirdi. Uning nazariyasida $\alpha $ tabiatning dinamik komponenti sifatida qaraladi, ya'ni. skaler maydon kabi. To'rt yil oldin bizdan biri (Barrow) London Imperial kollejidan Xavard Sandvik va João Magueijo bilan birga Bekenshteyn nazariyasini tortishish kuchini ham qamrab oldi.
Umumlashtirilgan nazariyaning bashoratlari juda oddiy. Koinot miqyosidagi elektromagnetizm tortishish kuchidan ancha zaif bo'lganligi sababli, $\alfa $ ning bir necha milliondan biriga o'zgarishi koinotning kengayishiga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi. Ammo kengayish elektr va magnit maydonlarining energiyalari o'rtasidagi tafovut tufayli $\alpha $ ga sezilarli darajada ta'sir qiladi. Koinot tarixining dastlabki o'n ming yilliklarida radiatsiya zaryadlangan zarrachalarda hukmronlik qilgan va elektr va magnit maydonlari o'rtasidagi muvozanatni saqlagan. Koinot kengaygan sari radiatsiya kamayib ketdi va materiya kosmosning hukmron elementiga aylandi. Elektr va magnit energiyalar tengsiz bo'lib chiqdi va $\alpha $ vaqt logarifmiga mutanosib ravishda ko'paya boshladi. Taxminan 6 milliard yil oldin, qorong'u energiya hukmronlik qila boshladi, kengayishni tezlashtirdi, bu esa bo'sh kosmosda barcha jismoniy o'zaro ta'sirlarning tarqalishini qiyinlashtiradi. Natijada $\alpha$ yana deyarli o'zgarmas bo'lib qoldi.
Ta'riflangan rasm bizning kuzatishlarimizga mos keladi. Kvazarning spektral chiziqlari kosmik tarixning materiya hukmronlik qilgan va $\alfa $ ko'paygan davrini tavsiflaydi. Oklodagi laboratoriya o'lchovlari va tadqiqotlari natijalari qorong'u energiya hukmronlik qiladigan va $ \ alfa $ doimiy bo'lgan davrga to'g'ri keladi. Meteoritlardagi radioaktiv elementlarga $\alfa$ oʻzgarishining taʼsirini yanada oʻrganish alohida qiziqish uygʻotadi, chunki bu ikki nomli davrlar orasidagi oʻtishni oʻrganish imkonini beradi.
Alfa faqat boshlanishi
Agar nozik tuzilma doimiy o'zgarsa, u holda moddiy ob'ektlar boshqacha tushishi kerak. Bir vaqtlar Galiley zaif ekvivalentlik printsipini ishlab chiqdi, unga ko'ra vakuumdagi jismlar nimadan yasalganidan qat'i nazar, bir xil tezlikda tushadi. Ammo $\alpha $ dagi o'zgarishlar barcha zaryadlangan zarrachalarga ta'sir qiluvchi kuch hosil qilishi kerak. Atom yadrosida qancha proton bo'lsa, u shunchalik kuchliroq his qiladi. Agar kvazar kuzatuvlari natijalarini tahlil qilishdan chiqarilgan xulosalar to'g'ri bo'lsa, u holda turli materiallardan yasalgan jismlarning erkin tushish tezlashuvi taxminan 1 $\cdot$ $10^(–14)$ farq qilishi kerak. Bu laboratoriyada o'lchash mumkin bo'lganidan 100 baravar kichik, ammo STEP (kosmosda ekvivalentlik printsipini sinab ko'rish) kabi tajribalardagi farqlarni ko'rsatish uchun etarlicha katta.
$\alpha $ ning oldingi tadqiqotlarida olimlar koinotning bir xilligini e'tiborsiz qoldirgan. Barcha galaktikalar singari, bizning Somon yo'limiz ham koinotdan o'rtacha bir million marta zichroq, shuning uchun u koinot bilan kengaymaydi. 2003 yilda Kembrijlik Barrou va Devid F. Mota $\alpha $ galaktikada koinotning boʻsh hududlariga qaraganda boshqacha harakat qilishini hisoblab chiqdi. Yosh galaktika kondensatsiyalanib, dam olish vaqtida tortishish muvozanatiga kelishi bilan $\alfa $ galaktika ichida doimiy bo'lib qoladi, lekin tashqarida o'zgarishda davom etadi. Shunday qilib, $\alpha $ barqarorligini sinovdan o'tkazadigan Yerdagi tajribalar shartlarning noto'g'ri tanlanishidan aziyat chekadi. Bu zaif ekvivalentlik printsipini tekshirishga qanday ta'sir qilishini hali aniqlay olmadik. $\alpha$ ning fazoviy oʻzgarishlari hali kuzatilmagan. CMBning bir xilligiga tayangan holda, Barrou yaqinda $\alpha $ samoviy sferaning $10^o$ oraligʻida joylashgan hududlari oʻrtasida $10^(–8)$ dan koʻproq farq qilmasligini koʻrsatdi.
Biz uchun $\alpha $ o'zgarishi haqidagi gipotezani tasdiqlaydigan yoki rad etadigan yangi ma'lumotlar va yangi tadqiqotlar paydo bo'lishini kutish qoladi. Tadqiqotchilar ushbu konstantaga e'tiborni qaratishdi, chunki uning o'zgarishi tufayli ta'sirlarni ko'rish osonroq. Lekin agar $\alpha$ haqiqatan ham o'zgaruvchan bo'lsa, boshqa konstantalar ham o'zgarishi kerak. Bunday holda, tabiatning ichki mexanizmlari biz o'ylagandan ko'ra ancha murakkab ekanligini tan olishimiz kerak.
MUALAFLAR HAQIDA:
Jon Barrou (John D. Barrou), Jon Web (John K. Webb) 1996 yilda Angliyaning Sasseks universitetida qo'shma ta'til paytida jismoniy doimiylarni o'rganish bilan shug'ullangan. Keyin Barrou konstantalarni o'zgartirishning yangi nazariy imkoniyatlarini o'rgandi va Web kvazarlarni kuzatish bilan shug'ullandi. Ikkala muallif ham badiiy bo'lmagan kitoblar yozadilar va ko'pincha teledasturlarda chiqishadi.
Buyurtma- osmonning birinchi qonuni.
Aleksandr Pop
Asosiy dunyo konstantalari shunday konstantalar bo'lib, materiyaning eng umumiy, asosiy xususiyatlari haqida ma'lumot beradi. Bularga, masalan, G, c, e, h, m e va boshqalar kiradi. Bu konstantalarni birlashtiruvchi umumiy narsa ular tarkibidagi axborotdir. Shunday qilib, gravitatsiya doimiysi G koinotning barcha ob'ektlariga xos bo'lgan universal o'zaro ta'sirning miqdoriy xarakteristikasi - tortishishdir. Yorug'lik tezligi c - tabiatdagi har qanday o'zaro ta'sirlarning tarqalishining maksimal mumkin bo'lgan tezligi. Elementar zaryad e - tabiatda erkin holatda mavjud bo'lgan elektr zaryadining minimal mumkin bo'lgan qiymati (kasr elektr zaryadlari bo'lgan kvarklar, aftidan, erkin holatda faqat o'ta zich va issiq kvark-glyuon plazmasida mavjud). Doimiy
Bar h minimal o'zgarishni aniqlaydi jismoniy miqdor, harakat deb ataladi va mikrodunyo fizikasida asosiy rol o'ynaydi. Elektronning qolgan massasi m e eng yengil barqaror zaryadlangan elementar zarrachaning inersiya xossalarining xarakteristikasidir.
Ba'zi bir nazariyaning doimiysi deganda biz ushbu nazariya doirasida har doim o'zgarmas deb hisoblangan qiymatni tushunamiz. Tabiatning ko`p qonuniyatlari ifodalarida konstantalarning bo`lishi voqelikning ayrim tomonlarining nisbiy o`zgarmasligini aks ettiradi, bu qonuniyatlar mavjudligida namoyon bo`ladi.
Asosiy konstantalar c, h, e, G va boshqalarning oʻzi Metagalaktikaning barcha boʻlimlari uchun bir xil boʻlib, vaqt oʻtishi bilan oʻzgarmaydi, shu sababli ular jahon konstantalari deb ataladi. Dunyo konstantalarining ba'zi birikmalari tabiat ob'ektlari tuzilishida muhim narsani aniqlaydi, shuningdek, bir qator fundamental nazariyalarning xarakterini tashkil qiladi.
atom hodisalari uchun fazoviy qobiq hajmini aniqlaydi (bu erda m e - elektron massasi) va
Bu hodisalar uchun xarakterli energiyalar; o'ta o'tkazgichlarda katta hajmdagi magnit oqim uchun kvant miqdori bilan berilgan
Statsionar astrofizik ob'ektlarning chegaraviy massasi kombinatsiya bilan aniqlanadi:
bu yerda m N - nuklon massasi; 120
Kvant elektrodinamikasining butun matematik apparati kichik o'lchamsiz miqdor mavjudligiga asoslanadi.
elektromagnit o'zaro ta'sirlarning intensivligini aniqlash.
Asosiy konstantalarning o'lchamlarini tahlil qilish muammoni butunlay yangicha tushunishga olib keladi. Individual o'lchovli fundamental konstantalar, yuqorida ta'kidlanganidek, tegishli fizik nazariyalar tuzilishida ma'lum rol o'ynaydi. Barcha fizik jarayonlarning yagona nazariy tavsifini ishlab chiqish, dunyoning yagona ilmiy manzarasini shakllantirish haqida gap ketganda, o'lchovli fizik konstantalar o'z o'rnini bularning roli kabi o'lchovsiz fundamental konstantalarga beradi.
olam tuzilishi va xossalarini shakllantirishda konstantalar juda katta. Nozik tuzilish konstantasi tabiatda mavjud bo'lgan to'rt turdagi fundamental o'zaro ta'sirlardan biri - elektromagnitning miqdoriy xarakteristikasidir. Elektromagnit o'zaro ta'sirga qo'shimcha ravishda, boshqa asosiy o'zaro ta'sirlar tortishish, kuchli va kuchsizdir. O'lchovsiz elektromagnit o'zaro ta'sir konstantasining mavjudligi
Shubhasiz, u boshqa uch turdagi o'zaro ta'sirlarning xarakteristikasi bo'lgan o'xshash o'lchovsiz konstantalar mavjudligini taxmin qiladi. Bu konstantalar quyidagi o'lchovsiz fundamental konstantalar - kuchli o'zaro ta'sir konstantasi bilan ham xarakterlanadi 
- zaif o'zaro ta'sir konstantasi:
Fermi doimiysi qayerda
zaif o'zaro ta'sirlar uchun;
Gravitatsion o'zaro ta'sir doimiysi:
Konstantalarning raqamli qiymatlari 
aniqlash
bu o'zaro ta'sirlarning nisbiy "kuchliligi". Shunday qilib, elektromagnit o'zaro ta'sir kuchlidan taxminan 137 marta zaifdir. Eng zaif gravitatsiyaviy o'zaro ta'sir bo'lib, u kuchlidan 10 39 ga kam. O'zaro ta'sir konstantalari turli jarayonlarda bir zarraning boshqasiga qanchalik tez aylanishini ham aniqlaydi. Elektromagnit o'zaro ta'sir doimiysi har qanday zaryadlangan zarrachalarning bir xil zarrachalarga aylanishini tavsiflaydi, lekin harakat holatining o'zgarishi va foton bilan. Kuchli oʻzaro taʼsir konstantasi mezonlar ishtirokida barionlarning oʻzaro oʻzgarishining miqdoriy xarakteristikasidir. Zaif o'zaro ta'sir konstantasi neytrinolar va antineytrinolar ishtirokidagi jarayonlarda elementar zarrachalarning o'zgarishi intensivligini aniqlaydi.
Jismoniy fazoning o'lchamini belgilovchi yana bir o'lchovsiz fizik konstantani ta'kidlash kerak, biz uni N deb belgilaymiz. Biz uchun odat tusiga kirgan holda, jismoniy hodisalar uch o'lchovli fazoda, ya'ni N = 3 bo'ladi, garchi fizikaning rivojlanishi fizika bir necha bor "sog'lom aql"ga to'g'ri kelmaydigan, balki tabiatda mavjud bo'lgan real jarayonlarni aks ettiruvchi tushunchalarning paydo bo'lishiga olib keldi.
Shunday qilib, "klassik" o'lchovli fundamental konstantalar tegishli fizik nazariyalar tuzilishida hal qiluvchi rol o'ynaydi. Ulardan o'zaro ta'sirlarning yagona nazariyasining asosiy o'lchovsiz konstantalari shakllanadi - 
Ushbu konstantalar va boshqalar, shuningdek N fazoning o'lchami Olamning tuzilishini va uning xususiyatlarini aniqlaydi.