(c) Graphicstock

Jsou fyzikální konstanty opravdu konstantní?

Fyzika za standardním modelem. Mění se rychlost světla nebo poměr hmotnosti protonu a elektronu? Temná hmota.

Donedávna sa predpokladalo, že fyzikálne konštanty sú konštantné, a teda nemenné. Avšak viaceré teórie, napríklad teória o tmavej hmote, predpovedajú, že hodnoty niektorých fundamentálnych konštánt môžu oscilovať. Týka sa to konštanty μ [mi], ktorá predstavuje pomer hmotností protónu a elektrónu, ale aj konštanty jemnej štruktúry, ktorú Richard P. Feynman, označil za najtajomnejšiu záhadu modernej fyziky. Zásadnej otázke, či sú fundamentálne fyzikálne konštanty naozaj konštantné, sa výskumne venuje Lukáš F. Pašteka z Univerzity Komenského v Bratislave s medzinárodným tímom, ktorého práca vyšla nedávno v prestížnom časopise Physical Review Letters.

„V našej práci navrhujeme novú metódu, ktorá by mohla viesť k prvej úspešnej detekcii tmavej hmoty alebo prvému zmeraniu zmien fundamentálnych konštánt a posunúť tak naše chápanie vesmírnej evolúcie,“ vysvetľuje fyzik Lukáš F. Pašteka. Výskum javov, ktoré sa vymykajú tzv. štandardnému modelu časticovej fyziky, predstavuje v súčasnosti jednu z najvzrušujúcejších oblastí modernej fyziky, dodáva Pašteka.

Testovanie skutočnej konštantnosti fundamentálnych konštánt, ako napr. rýchlosť svetla, je prominentným smerom v hľadaní „novej fyziky“. Hodnoty týchto konštánt môžu byť rozdielne v rôznych oblastiach vesmíru alebo môže dochádzať k ich vývoju v čase, prípadne drobné odchýlky môžu byť spôsobené lokálne interakciou so všadeprítomnou, ale neviditeľnou tmavou hmotou. Dosiaľ sa na hľadanie týchto zmien používali experimenty s atómovými hodinami a laserovou spektroskopiou. Tieto merania však zatiaľ nedokázali s úspechom zachytiť žiadne zmeny v hodnotách konštánt, poskytli iba ohraničenia pre možný výsledok.

„Výrazne vyššiu presnosť meraní by bolo možné dosiahnuť práve metodológiou, ktorú navrhujeme v našej práci, a to pomocou prístrojov laserovej interferometrie alebo hmotnostnej rezonancie, ktoré sú dnes používané pri detekcii gravitačných vĺn,“ hovorí Lukáš F. Pašteka. Metóda je založená na meraní malých zmien v rozmeroch kryštálov spôsobených zmenami hodnôt fundamentálnych konštánt. „Dôkladne sme analyzovali rôzne typy materiálov, napríklad zlato či germánium, a to, ako sa mení ich štruktúra pod vplyvom zmien v sile elektromagnetickej interakcie a pomeru hmotností protónu a elektrónu,“ vysvetľuje ďalej fyzik z UK.

Ak by sa podarilo potvrdiť, že fundamentálne konštanty sa menia naprieč vesmírom, pomohlo by to v ďalšom smerovaní k teoretickému popisu novej fyziky za hranicou súčasného štandardného modelu s cieľom nájsť tzv. teóriu všetkého. Je niekoľko javov, ktoré sú zatiaľ štandardným modelom nepopísateľné. „Vieme, že fyzikálnych konštánt máme akosi priveľa. V ideálnom prípade by sme chceli dosiahnuť jedinú teóriu s čo najmenším množstvom parametrov (fyzikálnych konštánt), ktorá by popisovala všetky fyzikálne procesy. Veľká časť úsilia modernej fyziky je venovaná práve hľadaniu teórie všetkého,“ približuje Lukáš Pašteka. A jednou z ciest je práve dôkladné skúmanie javov, ktoré sa vymykajú štandardnému modelu.

Navyše, ak sú fyzikálne konštanty premenné v priestore, vysvetľovalo by to, prečo sú v našom okolí všetky konštanty „naladené“ presne tak, aby to umožňovalo vznik života. Fyzikálne konštanty sú totiž nastavené vo veľmi delikátnej rovnováhe tak, že vytvárajú podmienky pre vznik hviezd, planetárnych systémov a života samotného. Stačí, aby sa niektoré z nich zmenili len o pár percent, a nebola by napríklad udržateľná jadrová reakcia poháňajúca hviezdy alebo by sa nevytvárali atómy uhlíka, ktoré sú základom všetkej biologickej hmoty. Život tak vznikol len v tej časti vesmíru, kde sú podmienky pre jeho vznik priaznivé.

tisková zpráva Univerzity Komenského v Bratislave

Anatomie kosmického racka

Přehlídkový dalekohled ESO/VST zachytil detaily mlhoviny Sharpless 2-296. Působivá kolekce slabých, ale barevných kosmických objektů …

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close