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.
Постоянная тонкой структуры - безразмерная величина, образованная из универсальных физических констант:
α = e2ħc ≈1/137, где е — заряд эл-на, ħ — постоянная Планка, с — скорость света.
Согласно наиболее точным измерениям, a=1/137,035987(29). Т. с. п. определяет тонкое расщепление уровней энергии атома (а следовательно, и спектральных линий) В квантовой электродинамике а — естественный параметр, характеризующий «силу» электро-магнитного 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.
Несмотря на то, что называется она постоянной, физики долгое время дискутируют о том, постоянна эта константа на самом деле. Несколько «скорректированное» ее значение для разных случаев могло бы решить определенные проблемы в современной космологии и астрофизике. А с выходом на сцену Теории струн многие ученые вообще склоняются к тому, что и прочие константы могут вести себя по разному. Изменения в постоянной тонкой структуры могли бы косвенно свидетельствовать о реальном существовании дополнительных свернутых измерений Вселенной, что необходимо Теории струн.
Ряд экспериментов, проведенных в 2010 году 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.
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».
| 
