Αλλάζουν οι φυσικές σταθερές με τον χρόνο;

Άρθρο του Steve Carlip ( www.ewburbia.com/physics/ )

Οι θεμελιώδεις νόμοι της φυσικής χρησιμοποιούν 25 περίπου παραμέτρους όπως η σταθερά του Planck h, η παγκόσμια σταθερά της βαρύτητας G, καθώς και η μάζα και το φορτίο του ηλεκτρονίου. Είναι φυσικό όμως να αναρωτηθεί κανείς αν αυτές οι παράμετροι είναι πραγματικά σταθερές ή μεταβάλλονται στο χώρο και στο χρόνο.

Μια από τις πρώτες φορές που τέθηκε αυτό το ερώτημα ήταν όταν έγινε αντιληπτό από τον Dirac ότι ο λόγος της ηλεκτρικής προς την βαρυτική δύναμη μεταξύ δυο ηλεκτρονίων ήταν της τάξης του 10⁴⁰. Δεν είναι καθόλου προφανές γιατί ο λόγος αυτός πρέπει να έχει αυτή την τεράστια τιμή και μάλιστα να είναι της ίδιας τάξης μεγέθους με την ηλικία του Σύμπαντος όταν αυτή μετρείται με α

Ο Dirac πρότεινε το 1937 ότι αυτή η σύμπτωση θα μπορούσε να γίνει κατανοητή αν η σταθερά G μεταβαλλόταν μαζί με την ηλικία του Σύμπαντος.

Τις προηγούμενες δεκαετίες έγιναν αρκετά εκτεταμένες έρευνες με σκοπό να βρεθούν ενδείξεις της μεταβολής των θεμελιωδών σταθερών με την πάροδο του χρόνου. Κυρίως αυτές περιλαμβάνουν αστροφυσικές παρατηρήσεις των φασμάτων πολύ μακρινών αστέρων και μελέτες της εξέλιξης του αριθμού των πυρήνων κάποιων ραδιοϊσοτόπων.

Στην πρώτη κατηγορία ανήκουν παρατηρήσεις στις οποίες μελετήθηκαν οι συχνότητες των φασματικών γραμμών από μακρινά quasars. Οι γραμμές αυτές προέρχονται από διαφορετικά ατομικά φαινόμενα κι έτσι οι συχνότητές τους έχουν διαφορετική εξάρτηση από σταθερές όπως το φορτίο και η μάζα του ηλεκτρονίου, η ταχύτητα του φωτός και η σταθερά του Planck. Έτσι οι συχνότητες αυτές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να συγκρίνουμε τις τιμές αυτων των παραμέτρων με τις αντίστοιχες σημερινές τιμές τους στη Γη.

Μια άλλη μέθοδος που έχει χρησιμοποιηθεί αφορά αφορά τη μελέτη ενός κοιτάσματος ουρανίου στην Gabon. Το κοίτασμα αυτό ήταν πριν από 1,8 δισεκατομμύρια χρόνια ένας φυσικός αντιδραστήρας. Η μελέτη της σύστασης των ραδιοϊσοτόπων που παράχθηκαν ως προϊόντα της σχάσης μας έχει δώσει τη δυνατότητα να διερευνήσουμε πιθανές μεταβολές στις πυρηνικές αντιδράσεις σε σχέση με τις αντίστοιχες σημερινές.

Από τα μέχρι τώρα αποτελέσματα όλων των ερευνών δεν έχουν βρεθεί ενδείξεις μεταβολής των θεμελιωδών σταθερών με το χρόνο. Τα σημερινά μας πειραματικά όρια για παρατήρηση μιας ενδεχόμενης μεταβολής μιας σταθεράς είναι τάξης του 1: 10¹⁰ ανά έτος.

Εξακολουθούμε λοιπόν σήμερα να πιστεύουμε ότι οι θεμελιώδεις σταθερές είναι πραγματικά σταθερές.