Hay un número en el Universo que los humanos llamamos alfa, o la estructura fina constante. Si el valor de alfa fuera incluso un poco diferente, el Universo tal como lo conocemos no existiría: usted, yo y todos en la Tierra no estaríamos aquí. Algunos físicos informaron recientemente que el valor de alfa ha cambiado lentamente desde el Big Bang. Otros, incluido Jeffrey Newman, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, tienen buena evidencia de que el alfa no ha cambiado durante al menos 7 mil millones de años.
Escuche la entrevista: Alfa, aún constante después de todos estos años (3.3 MB)
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Fraser Cain: ¿Puedes darme la cartilla sobre Alpha?
Jeffery Newman: Entonces Alpha es una de las constantes que describe la fuerza de una fuerza fundamental; Hay 4 fuerzas fundamentales: el electromagnetismo, la fuerza débil, la fuerza fuerte y la gravedad y Alpha básicamente determina la fuerza de la fuerza electromagnética en comparación con los otros 4. Como tal, es una parte muy básica de la teoría cuántica de cómo funcionan estas fuerzas y cómo escalan con energía (y) cómo escalan con el tiempo en el universo.
Fraser: De qué depende el universo; ¿Cómo sería diferente el universo si Alfa fuera diferente?
Newman: Porque Alpha determina cuán fuerte es la fuerza electromagnética; esa es la fuerza que mantiene unidos a los átomos; esa es la fuerza que hace que las cosas interactúen con la luz, por lo que si la fuerza (Alfa) tuviera una fuerza diferente, los átomos no se mantendrían unidos, o podrían mantenerse unidos con demasiada fuerza para permitir interacciones químicas. Además, si la luz y los átomos no interactúan muy bien, sería muy difícil ver, por ejemplo, como lo hacemos nosotros. Es esencial para nuestra vida. Debido a que es tan fundamental, tiene ramificaciones por todas partes que ni siquiera esperaría que puedan tener efectos en casi todas las interacciones que experimenta un átomo o cómo se estructura un átomo.
Fraser: ¿De dónde vino la predicción de que Alpha debería permanecer constante desde el Big Bang? ¿Por qué estaba esto incluso abierto a la especulación?
Newman: En general, se esperaba que fuera una constante universal del universo. De hecho, hubo predicciones de que no era solo una constante, sino una constante muy simple que sería un número entero; 136 o 137. Durante un tiempo se pensó que era el valor; no un 137.1, sino un 137 par. Eso resultó ser numerología; no era cierto, pero es un valor que sale de la nada, pero es una parte fundamental del modelo estándar de la física de partículas y todos los demás valores estándar de la física de partículas son cosas como la masa de un electrón, lo muy básico cosa. Es de esperar que haya números que describan el universo como un todo y si describen el universo como un todo, deberían describir que deberían describirlo en cualquier momento o en cualquier lugar. Solo en los últimos 20 años más o menos, cuando ha habido teorías de unificación, que predicen muchas dimensiones adicionales; Hay teorías que también predicen que las constantes del universo tal como las percibimos están influenciadas por la presencia de estas dimensiones adicionales y, con el tiempo o el espacio, los valores de estas constantes podrían cambiar debido a los grados adicionales de libertad proporcionados por estas dimensiones. Las teorías de la energía oscura de hoy también pueden predecir cambios en Alpha con el tiempo.
Fraser: Ahora, una semana antes de que se publicara su historia, había informado que algunos investigadores australianos habían descubierto que Alpha había cambiado, lo que supongo que fue un anuncio bastante grande. ¿Sabes qué investigación habían hecho para determinar que había cambiado?
Newman: Entonces están usando, nuevamente un método astrofísico; tratando de observar las observaciones de objetos muy distantes, en lo profundo del pasado; en el universo distante, y traté de usar esas observaciones para observar cantidades que deberían depender de Alpha; en su caso, están mirando las longitudes de onda de la luz que son absorbidas por los gases entre nosotros y los cuásares que son objetos muy brillantes, muy lejos. Tienen un método que trató de usar muchos tipos diferentes de elementos que se equilibran entre sí tratando de obtener la mayor sensibilidad posible a Alpha, pero debido a que es un método complicado, requiere muchos cálculos complicados. Sin duda, es un método más complicado que el que hemos probado. Hemos tratado de mantener las cosas simples. Entonces, en realidad, hay algunos grupos que han usado el mismo método y algunos de ellos han encontrado cambios en Alpha y algunos de ellos no han encontrado cambios en Alpha con el método que está usando el grupo australiano.
Fraser: ¿Cuál fue el método que usaste?
Newman: No estamos mirando a los quásares, no a los objetos más brillantes, sino a las galaxias que son más abundantes. Entonces podemos ver un mayor número de objetos. Y resulta que estamos viendo un conjunto simple particular de medidas, un conjunto de longitudes de onda; transiciones en átomos que podemos usar para medir Alfa. Depende de manera muy directa del valor de Alpha a lo largo del tiempo, por lo que al realizar una medición bastante simple, pudimos establecer una restricción sobre cómo Alpha podría evolucionar sin tener que preocuparnos por mucha física atómica y física nuclear, pero solo Lo más simple que podemos hacer. Alfa se llama constante de estructura fina, y en realidad estábamos midiendo la fuerza de una transición de estructura fina en átomos de oxígeno.
Fraser: ¿Qué tan precisos son los cálculos que se te ocurren?
Newman: La precisión está limitada principalmente por la cantidad de objetos que tenemos en el DEEPTWO Redshift Survey; el conjunto de datos que hemos usado para hacer esto. Ahora, de 50,000 objetos en la encuesta, tenemos alrededor de 500 que podemos usar para esta prueba. Eso nos da una precisión de aproximadamente una parte en 30,000 sobre el valor de Alpha.
Fraser: ¿Porque recuerdo a los australianos, (Alpha) había cambiado en 1 de cada 100,000 o algo así?
Newman: Sí, así que aún no podemos descartar su medición. Es modestamente discrepante en este momento. Ningún científico miraría estos valores y diría que uno descarta al otro porque su precisión nominal es alta. La pregunta es si podría haber algo sistemáticamente mal con la medición; ¿podría haber algo que salga mal con esa técnica? Dado que los diferentes grupos han obtenido valores diferentes, es probable que algo esté mal con uno de los grupos o con el otro; ya sea el grupo que define un cambio en Alpha o el grupo que no lo hace. Todavía no podemos descartar eso, pero con una muestra más grande, utilizando nuestro método simple, podemos tomar una determinación.
Fraser: ¿Qué se necesitaría entonces para poder llegar a una respuesta concluyente que los dos; los cambiadores y las personas estáticas llegan a un acuerdo?
Newman: Creo que más datos provenientes de nosotros sin duda ayudarían porque actualmente podemos demostrar que no estamos limitados por ningún tipo de error sistemático o incertidumbre sistemática en lo que estamos haciendo. Estamos limitados solo por errores aleatorios y errores aleatorios, puede mejorar si tiene una muestra más grande. Las otras técnicas, los otros grupos también están tratando de obtener más datos para reducir sus errores y tratar de hacer mediciones de un par de tipos diferentes para ver si pueden obtener respuestas consistentes, no solo con esta versión más compleja del método de observando los cuásares, pero ahora están retrocediendo un paso e intentando utilizar un método un poco más simple. Entonces, con suerte, estos convergerán y tratarán de llegar a una respuesta común una vez que entren sus conjuntos de datos.
Fraser: bien. Digamos que estás equivocado y que (Alpha) ha ido cambiando con el tiempo, ¿qué podría significar eso para el futuro del universo? Si sigue así.
Newman: Entonces, los cambios que se encuentran son relativamente lentos; incluso los grupos que sí encuentran cambios significativos y los cambios que se encuentran se espera que sean cada vez más lentos a medida que pasa el tiempo. La mayoría de las predicciones son que si Alpha cambia, eso está cambiando principalmente en los primeros segundos del universo. Simplemente se vuelve más y más lento y más lento después de eso. Entonces, un efecto secundario al final, si está cambiando muy lentamente, las estrellas se quemarán antes de que cambie lo suficiente como para afectar la química y las interacciones de los átomos.
