Επική ανακάλυψη: Μια σταθερά της φύσης μπορεί να διαφέρει στις διάφορες περιοχές του Σύμπαντος

Δεδομένα από το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) στη Χιλή που προέρχονται από την ανάλυση του φωτός από απόμακρα κβάζαρ, δείχνουν ότι μία από τις σταθερές της φύσης (η σταθερά άλφα) φαίνεται να είναι διαφορετική σε διάφορα μέρη του κόσμου. Αυτά τα στοιχεία υποστηρίζουν έτσι τη θεωρία ότι το ηλιακό μας σύστημα είναι ένας χώρος στο Σύμπαν που είναι ακριβώς αυτός που πρέπει να είναι για να παρουσιαστεί η ζωή, κάτι που αναιρεί την Αρχή της Ισοδυναμίας του Αϊνστάιν, η οποία αναφέρει ότι οι νόμοι της φυσικής είναι οι ίδιοι παντού.

«Η ανακάλυψη αυτή ήταν μια πραγματική έκπληξη για όλους», λέει ο John Webb του Πανεπιστημίου της Νέας Νότιας Ουαλίας στο Σίδνεϊ. Η αλλαγή στη σταθερά φαίνεται να έχει έναν προσανατολισμό, δημιουργώντας μία «προτιμώμενη κατεύθυνση", ή άξονα, σε ολόκληρο το σύμπαν, μια ιδέα που απορρίφθηκε περισσότερα από 100 χρόνια πριν με τη δημιουργία της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν.

«Μετά τη μέτρηση της σταθεράς άλφα σε περίπου 300 μακρινούς γαλαξίες, προέκυψε κάτι αναπάντεχο: αυτός ο μαγικός αριθμός, που μας δίνει την ένταση της δύναμης του ηλεκτρομαγνητισμού, δεν είναι ίδια παντού όπως είναι εδώ στη Γη, και φαίνεται να διαφοροποιείται συνεχώς κατά μήκος ενός προτιμητέου άξονα μέσα στο Σύμπαν», εξηγεί ο Webb.

«Οι επιπτώσεις του συμπεράσματος αυτού για το πως αντιλαμβανόμαστε σήμερα τον Κόσμο είναι βαθιές. Αν οι νόμοι της φυσικής αποδειχθούν απλώς «τοπικοί νόμοι», θα έχουμε τις εξής συνέπειες: το παρατηρήσιμο κομμάτι του σύμπαντος να ευνοεί την ύπαρξη της ζωής και των ανθρώπινων όντων, ενώ σε άλλα τμήματα σε πολύ πιο απομακρυσμένες περιοχές μπορεί να ισχύουν πολύ διαφορετικοί νόμοι που να εμποδίζουν το σχηματισμό της ζωής, τουλάχιστον όπως τη γνωρίζουμε».

"Εάν τα αποτελέσματα μας είναι σωστά, σαφώς χρειαζόμαστε νέες φυσικές θεωρίες για να τα περιγράψουμε ικανοποιητικά."

Τα συμπεράσματα των ερευνητών βασίστηκαν τόσο στις νέες μετρήσεις που λήφθηκαν με το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) στη Χιλή, όσο και στις προηγούμενες μετρήσεις τους με το μεγαλύτερο οπτικό τηλεσκόπιο στη Γη, το Παρατηρητήριο Keck στη Χαβάη.

Ο πυρήνας της ανακάλυψης τους είναι η σταθερά της λεπτής υφής ή λεπτοδομής, που είναι γνωστή και ως άλφα. Ο αριθμός αυτός καθορίζει την ισχύ των αλληλεπιδράσεων μεταξύ φωτός και ύλης. Πριν από μια δεκαετία ο Webb με τη βοήθεια παρατηρήσεων με το τηλεσκόπιο Keck,  ανέλυσε το φως από μακρινούς αρχαίους γαλαξίες, που ονομάζονται κβάζαρ. Τα δεδομένα υποδείκνυαν ότι, όταν εκπέμφθηκε πριν 12 δισεκατομμύρια χρόνια το φως των κβάζαρ, η τιμή της άλφα ήταν πολύ ελαφρώς μικρότερη από ό,τι φαίνεται στα εργαστήρια στη Γη σήμερα.

Τελευταία, ο Julian King, επίσης του πανεπιστημίου της Νέας Νότιας Ουαλίας, ανέλυσε τα δεδομένα από το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) στη Χιλή, που όμως προέρχονται από μια διαφορετική περιοχή του ουρανού. Από τα δεδομένα του VLT προκύπτει ότι η τιμή της άλφα αλλού στο Σύμπαν είναι ελάχιστα μεγαλύτερη από αυτή της Γης.

Η διαφορά στις δύο περιπτώσεις είναι περίπου ένα εκατομμυριοστό της τιμής που έχει η άλφα στην τοπική περιοχή μας, και αυτή υποδεικνύει ότι η άλφα κυμαίνεται στο χώρο και όχι στον χρόνο. "Πίστευα ότι θα βρούμε τα ίδια που βρήκε και το Keck," λέει ο King. "Αυτό όμως ήταν για μας ένα πραγματικό σοκ."

Ο King αναφέρει ότι μετά τον συνδυασμό των δύο αυτών μετρήσεων, το νέο αποτέλεσμα τους "κατακεραύνωσε": «Τα τηλεσκόπια Keck και το VLT είναι σε διαφορετικά ημισφαίρια. Κοιτάζουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις μέσα στο Σύμπαν Κοιτάζοντας προς το βορρά με το Keck βλέπουμε, κατά μέσο όρο, ένα μικρότερο άλφα σε μακρινούς γαλαξίες, αλλά όταν ψάχνουμε νότια με το VLT βλέπουμε μια μεγαλύτερη τιμή της άλφα».

«Η τιμή της άλφα διαφέρει μόνο κατά ένα μικροσκοπικό ποσό – περίπου ένα μέρος προς 100.000 – στο μεγαλύτερο μέρος του παρατηρήσιμου Σύμπαντος, αλλά είναι πιθανό ότι θα μπορούσαν να συμβαίνουν πολύ μεγαλύτερες διαφορές μετά την άκρη του παρατηρήσιμου ορίζοντα μας».

Το μέλος της ερευνητικής ομάδας Michael Murphy, του Πανεπιστημίου Swinburne, λέει ότι η ανακάλυψη θα αναγκάσει τους επιστήμονες να επανεξετάσουν το τι ξέρουν για τους νόμους της Φύσης.

"Η σταθερά λεπτής υφής, καθώς και άλλες θεμελιώδεις σταθερές, κατέχουν μια απολύτως κεντρική θέση στις θεωρίες της φυσικής. Αν όντως ποικίλλουν, θα χρειαστούμε μια καλύτερη, βαθύτερη θεωρία”, πιστεύει ο Murphy.

Ενώ μια «μεταβαλλόμενη σταθερά" θα αλλάξει την κατανόηση που έχουμε για τον κόσμο γύρω μας, ο Murphy σημειώνει: «Οι ασυνήθιστοι ισχυρισμοί απαιτούν και εξαιρετικές αποδείξεις Αυτό που βρήκαμε είναι εξαιρετικό, δεν υπάρχει αμφιβολία γι ‘αυτό..

"Είναι ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα της σύγχρονης επιστήμης – είναι οι νόμοι της φυσικής ίδιοι παντού στο Σύμπαν και σε’ όλη την ιστορία του; είμαστε αποφασισμένοι να απαντήσουμε σε αυτό το φλέγον ζήτημα με τον ένα ή τον άλλο τρόπο".

Η ομάδα αφού ανέλυσε περίπου 300 μετρήσεις της άλφα που έγιναν με το φως που προέρχεται από διάφορα σημεία στον ουρανό, είδαν πως η διακύμανση της τιμής δεν είναι τυχαία, αλλά δομημένη, σαν ένας ραβδόμορφος μαγνήτης. Το Σύμπαν φαίνεται να έχει ένα μεγάλο άλφα στη μια πλευρά και ένα μικρότερο άλφα στην άλλη.

Αυτή η ευθυγράμμιση σαν "δίπολο" ταιριάζει σχεδόν με μία μυστηριώδη κίνηση των γαλαξιών, που ονομάστηκε σκοτεινό ρεύμα, που πάνε προς την άκρη του Σύμπαντος. Αυτή η ευθυγράμμιση δεν ταιριάζει, ωστόσο, με την κατεύθυνση ενός άλλου ανεξήγητου δίπολου, την επονομαζόμενη και «άξονας του κακού, που υπάρχει στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Η Γη βρίσκεται κάπου στη μέση των ακραίων τιμών για την άλφα. Αν αυτό είναι σωστό, τότε το αποτέλεσμα θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί η άλφα φαίνεται να έχει την σωστή (συντονισμένη) τιμή που επιτρέπει η χημεία – και, επομένως, η βιολογία. Η αύξηση της άλφα κατά 4%, για παράδειγμα, τα αστέρια δεν θα ήταν σε θέση να παράγουν τον άνθρακα, καθιστώντας έτσι αδύνατη την βιοχημεία μας.

Αν δε η ερμηνεία του φωτός από τα κβάζαρ είναι σωστή, τότε πρόκειται για "ένα τεράστιο ντηλ", συμφωνεί ο Craig Hogan, επικεφαλής του Κέντρου Σωματιδιακής Αστροφυσικής στο Fermilab. Αλλά όπως χαρακτηριστικά δηλώνει ο Cowie, αυτός υποψιάζεται ότι υπάρχει ένα λάθος κάπου στην ανάλυση των αστροφυσικών. "Νομίζω ότι το αποτέλεσμα δεν είναι πραγματικό», λέει.

Ο Michael Murphy του Πανεπιστημίου Swinburne στην Αυστραλία, κι ένας από τους ερευνητές, τονίζει ότι συσσωρεύονται τα αποδεικτικά στοιχεία για την αλλαγή της σταθεράς. "Εμείς απλά αναφέρουμε ό,τι βρίσκουμε, και κανείς δεν ήταν σε θέση να εξηγήσει αυτά τα αποτελέσματα που είναι η προσπάθεια μιας δεκαετίας," δήλωσε ο Murphy. «Οι θεμελιώδεις σταθερές αν είναι σταθερές είναι μια υπόθεση. Είμαστε εδώ για να εξετάζουμε τη φυσική κι όχι να κάνουμε υποθέσεις."

Πηγή: New Scientist

Διαβάστε και δεν θα χάσετε!