05.07.2013 | Наука

Физики доказали постоянство постоянной «альфа»

Астрофизики доказали то, что как минимум одна из фундаментальных физических постоянных, постоянная тонкой структуры «альфа» действительно постоянна и не меняется при переходе к другим звездным системам.

Доказать это удалось в ходе наблюдений за белым карликом в 220 световых годах от Земли при помощи спектрального анализа. Подробности приведены в статье, которая опубликована в Physical Review Letters, которая кратко пересказана в сообщении университета Нового Южного Уэльса (Австралия).

В работе ученых речь идет о постоянной тонкой структуры, которая характеризует силу электромагнитного взаимодействия. Эта константа была введена физиками для описания спектров в начале XX века и уже к середине столетия исследователи задались вопросом о том, насколько эта константа постоянна во времени, не меняется ли она от места к месту и нет ли зависимости ее от гравитационного поля. Ряд экспериментов позволил сделать вывод о том, что изменения «альфа», если и существуют, не слишком велики, но работы по поиску отклонений были продолжены. В новом исследовании использовался анализ спектров ионов никеля на поверхности белого карлика, так как белые карлики отличаются очень сильными гравитационными полями и при этом, в отличие от нейтронных звезд, допускают наблюдения в оптическом диапазоне с изучением спектров.

Проведенные наблюдения исключают возможность изменения постоянной тонкой структуры в гравитационном поле, которое в 30 тысяч раз сильнее поля Земли. Если постоянная альфа и меняется под действием гравитации, то это изменение не превышает одной сотой процента, говорят авторы исследования.

Смысл постоянной тонкой структуры, «альфы», можно характеризовать в рамках квантовой теории поля. Электромагнитное поле в квантовой теории состоит из так называемых виртуальных частиц, которые постоянно испускаются и поглощаются заряженными частицами (например, электронами или протонами), а постоянная «альфа» определяет то, насколько легко происходит испускание виртуальных частиц. Та же постоянная может быть определена и иначе: с использованием спектров атомов. Модель атома Бора предполагала одиночные уровни, в то время как реальные спектры демонстрировали две рядом расположенные линии: феномен получил название тонкой структуры, а величина зазора между линиями выражалась через константу «альфа».

ЛентаРу