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常数,即任何情况下的常数值 。物理常数的任何变化都可能对基础物理理论产生巨大的影响 。一项新的研究发现,宇宙的精细结构常数可能随空变化,但不随时间变化 。
【宇宙精细结构常数】
基本常数是现代物理理论的重要基石 。它们不是从任何理论中推导出来的,而是经过测量,代入公式,构建各种理论 。所以,这些常数哪怕一点点的变化,都可能对物理认知构成巨大的挑战 。正如人们所说,这是一个微小的差别 。
精细结构常数是科学家验证的热点 。因为精细结构常数与四个常数有关:光速、电子的电荷、普朗克常数和介电常数 。只要任何一个常数出现偏差,都会影响精细结构常数的结果 。除非这些基本常数的偏差是互补的,否则这种可能性太小 。
此外,精细结构常数的测量非常方便 。它部分地决定了原子光发射和吸收的特性 。在天文学和实验室中,测量吸收光谱是一项非常常规的技术 。
因此,科学家可以比较现代不同种类的原子,比较古代宇宙的原子类型,比较宇宙大范围内不同方向的原子空,测量大量不同的原子,从而得到更精确的统计数据 。
研究人员的基本思路是从远处寻找一个明亮的光源,寻找被星云阻挡和吸收的光谱 。多普勒频移效应根据星云的距离改变原子吸收的光的颜色 。因此,根据星云的距离和星云中原子的种类不同,一个光源可以进行多次测量 。
在4月底发表在《科学进展》上的这项新研究中,研究人员使用了宇宙诞生后仅7.5亿年形成的类星体光源进行分析 。在这个类星体和地球之间,研究人员发现了三个星云,它们在大爆炸后大约10亿年开始出现 。
研究人员得到了320个测量结果,从宇宙诞生后的10亿年到120亿年不等,发现精细结构常数没有差异 。
然而,他们发现,在宇宙的不同方向,精细结构常数是不同的,这与近年来其他研究中发现的结果是一致的 。
发现基本常数的变化是一个会产生很大影响的结论,所以科学家对这样一个结论的认可是谨慎的 。应该提到的是,这项最新研究中的一些研究人员还参与了其他几项研究 。当然没有问题,但是学者会关注同一研究者带来的偏差的可能性 。
现在,对这个问题感兴趣的科学家们希望用更先进的设备进行更精确的测量 。比如2019年刚推出的阶梯光栅摄谱仪(ESPRESSO),就是一款优秀的新设备 。
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