Aatomite kiirgatava valguse värvi ja keemilisi koostoimeid mõjutav põhiarv pole enam kui 7 miljardi aasta jooksul muutunud, selgub astronoomide meeskonna vaatlustest, mis kaardistasid galaktikate ja universumi arengut.
Tulemustest teatab täna (esmaspäeval, 18. aprillil) Ameerika füüsilise seltsi (APS) aastakoosolekul Lawrence Berkeley riikliku labori Hubble'i stipendiaat Jeffrey Newman, kes esindab DEEP2-d - koostööd, mida juhib California ülikool, Berkeley ja UC Santa Cruz. Newman tutvustab DEEP2 projekti andmeid ja värskendust kell 13.00. EDT pressikonverents Marriott Waterside hotellis Tampas, Fla.
Peenstruktuuriline konstant, üks käputäis puhtaid numbreid, millel on keskne roll füüsikas, ilmub peaaegu kõigis võrrandites, mis hõlmavad elektrit ja magnetilisust, sealhulgas neis, mis kirjeldavad aatomite elektromagnetiliste lainete - valguse - kiirgust. Vaatamata selle fundamentaalsele olemusele on mõned teoreetikud siiski soovitanud, et universumi vananedes see muutuks peensusteni, peegeldades aatomi tuuma ja selle ümber sumisevate elektronide vahelise atraktiivsuse muutumist.
Viimase paari aasta jooksul on üks Austraalia astronoomide rühm teatanud, et konstant on universumi eluea jooksul suurenenud umbes ühe osaga 100 000-st, tuginedes mõõtmistele valguse neeldumise kohta kaugetest kvaasaritest, kui valgus läbib galaktikaid lähemale meile. Teised astronoomid pole aga sama tehnikat kasutades selliseid muutusi leidnud.
DEEP2 uuringurühma uued tähelepanekud kasutavad konstandi sõltumatu mõõtmise saamiseks otsesemat meetodit ega näita muutusi ühes osas 30 000-st.
„Peenstruktuuri konstant seab elektromagnetilise jõu tugevuse, mis mõjutab aatomite koos hoidmist ja aatomi energiataset. Mingil tasandil aitab see aatomitest koosneva kõigi tavaliste ainete skaala seadistamist, ”ütles Newman. "See nulltulemus tähendab, et teoreetikud ei pea leidma seletust, miks see nii palju muutuks."
Kreeka alfa-tähega tähistatud peene struktuuriga konstant on suhe teiste looduse „konstantidega”, mis mõnes teoorias võivad kosmilise aja jooksul muutuda. Võrreldes elektroni laengu ruut jagatuna Plancki konstandi valguskiiruse korrutisega, muutuks alfa ühe hiljutise teooria kohaselt ainult siis, kui valguse kiirus aja jooksul muutuks. Newmani sõnul ennustavad mõned pimeda energia või suurejoonelise ühendamise teooriad, eriti need, mis hõlmavad palju meile lisanduvat ruumi ja aja neljast ruumist ja ajast koosnevaid lisamõõtmeid, peene struktuuriga konstantse järkjärgulist arengut.
DEEP2 on viie-aastane üle 7–8 miljardi valgusaasta kaugusel asuvate galaktikate uuring, mille valgus on universumi laienemise tõttu välja sirutatud või punaseks nihutatud, et selle algne lainepikkus oleks peaaegu kahekordne. Ehkki Rahvusliku Teadusfondi toetatud koostööprojekti eesmärk polnud otsida peenstruktuuri konstantseid muutusi, sai selgeks, et seni vaadeldud 40 000 galaktika alamhulk teenib seda eesmärki.
"Selles hiiglaslikus uuringus selgub, et väike osa andmetest näib olevat täiuslik, et vastata Jeffi esitatud küsimusele," ütles DEEP2 juhtivteadur Marc Davis, UC Berkeley astronoomia ja füüsika professor. "See uuring on tõesti üldotstarbeline ja teenib miljonit kasutust."
Mitu aastat tagasi tõi arenenud uuringute instituudi astronoom John Bahcall välja, et peene struktuuriga konstantse variatsiooni otsimisel oleks kaugetest galaktikatest pärit emissioonijoonte mõõtmine otsesem ja vähem veaohtlik kui neeldumisjoonte mõõtmine. Newman taipas kiiresti, et hapniku emissioonijooni sisaldavad DEEP2 galaktikad sobivad suurepäraselt kõigi muutuste täpseks mõõtmiseks.
"Kui vastuolulised tulemused ilmnevad pärast neeldumisjoonte ilmumist, tekkis mul mõte, et kuna meil on kõik need punanihkega suurenenud galaktikad, võiksime ehk midagi ette võtta mitte neeldumisjoonte, vaid valimis sisalduvate emissiooniliinidega," sõnas Newman. "Heitmejooned oleksid pisut erinevad, kui muutuks peene struktuuri konstant."
DEEP2 andmed võimaldasid Newmanil ja tema kolleegidel mõõta ioniseeritud hapniku (OIII, see tähendab kahe elektroni kaotanud hapniku) emissiooniliinide lainepikkust täpsusega, mis on parem kui 0,01 angstromi 5000 angstromist. Angstrom, umbes vesinikuaatomi laius, on võrdne 10 nanomeetriga.
"See on täpsus, mida ületavad ainult inimesed, kes proovivad planeete otsida," ütles ta, viidates nõrkade võmbluste tuvastamisele tähtedes, mis on tingitud tähe vedavatest planeetidest.
DEEP2 meeskond võrdles kahe OIII emissiooniliini lainepikkusi 300 üksiku galaktika jaoks erinevatel vahemaadel või punastes nihetes, ulatudes punanihkest umbes 0,4 (umbes 4 miljardit aastat tagasi) kuni 0,8 (umbes 7 miljardit aastat tagasi). Mõõdetud peene struktuuri konstant ei erinenud tänapäeva väärtusest, mis on umbes 1/137. Samuti ei olnud alfa väärtuse suurenemist ega langust sellel 4 miljardi aasta jooksul.
"Meie nulltulemus ei ole kõige täpsem mõõtmine, kuid teine meetod (neeldumisjooni vaadates), mis annab täpsemad tulemused, hõlmab süsteemseid vigu, mille tõttu erinevad meetodit kasutavad inimesed erinevad tulemused," sõnas Newman.
Newman teatas ka APS-i koosolekul DEEP2 uuringu esimese hooaja (2002) andmete avalikustamisest, mis esindab 10 protsenti 50 000 kaugest galaktikast, mida meeskond loodab uurida. DEEP2 kasutab DEIMOS-i spektrograafi Keck II teleskoobis Hawaiil, et salvestada nende kaugete galaktikate punast nihet, heledust ja värvispektrit, et võrrelda galaktikate koondumist siis nüüdisega. Uuring, mille lõpule jõudnud enam kui 80 protsenti, peaks vaatluste lõpule jõudma sel suvel, täielik andmete avaldamine peaks toimuma 2007. aastaks.
"See on tõesti ainulaadne andmekogum, mis piirab nii seda, kuidas galaktikad on arenenud kui ka kuidas universum on aja jooksul arenenud," sõnas Newman. „Sloani digitaalse taeva uuring teeb mõõtmisi umbes punase nihkega 0,2, vaadates tagasi viimasele 2-3 miljardile aastale. Alustame tõepoolest punasest nihkest 0,7 ja haripunktist 0,8 või 0,9, mis võrdub 7-8 miljardi aasta taguse ajaga, mil universum oli poole vanem kui praegu. ”
Uuring on lõpetanud ka mõõtmised, mis võiksid valgustada tumeda energia olemust - salapärast energiat, mis tungib universumisse ja näib põhjustavat universumi laienemise kiirenemist. Meeskond modelleerib nüüd erinevaid tumeda energia teooriaid, et võrrelda teoreetilisi ennustusi uute DEEP2 mõõtmistega.
Nagu Davis selgitas, määrab tumeda energia kogus, mis on praegu hinnanguliselt 70 protsenti kogu universumi energiast, galaktikate ja galaktikate klastrite evolutsiooni. Kui loendada kaugemas ruumalas asuvate väikeste rühmade ja massiivsete galaktikate klastrite arv nende punanihke ja massi funktsioonina, on võimalik mõõta, kui palju on universum tänapäevani laienenud, mis sõltub loodusest tumedast energiast.
"Põhimõtteliselt loete klastrid ja küsite:" Kas neid on palju või vähe? "" Ütles Davis. “See on kõik, mida see tähendab. Kui klastrid on väga vähe, tähendab see, et universum laienes üsna palju. Ja kui on palju klastrid, ei laienenud universum nii palju. "
Davis võrdleb praegu DEEP2 mõõtmisi lihtsama tumeda energia teooria ennustustega, kuid loodab teha eksootilisemate tumeda energia teooriate testimiseks koostööd teiste teoreetikutega.
"Mida nad tegelikult proovivad saada, on see, kuidas tume energia tihedus universumi laienedes muutub," ütles UC Berkeley teoreetiline füüsik Martin White, kes on Davisega töötanud astronoomia ja füüsika professor. „Kui tume energiatihedus on Einsteini kosmoloogiline konstant, siis teoreetiline ennustus on, et see ei muutu. Püha graal on nüüd saada tõendeid selle kohta, et see pole tegelikult kosmoloogiline konstant, vaid see, et see tegelikult muutub. ”
Algne allikas: UC Berkeley
