物理定律或被改寫？Webb團隊發現宇宙中精細結構常數的非對稱性

2020-08-28 沛錦看太陽

通過天文觀測對於遙遠類星體的分析，Webb團隊發現：理論物理學家最信任的常數「精細結構常數」，竟然不是各向同性。

這一結果發表在權威雜誌Science Advance上，原文詳見【Four direct measurements of the fine-structure constant 13 billion years ago】

這一結果如果被後續更加精確的觀測驗證的話，整個理論物理體系就有的忙了，因為我們現在標準模型，廣義相對論，都是假設精細結構闡述是個各向不同性的標準模型，如果精細結構被發現不是常數，即使是有微小不對稱性或者隨時間變化，理論物理體系都將需要被改寫。

精細結構常數

在理論物理中非常重要的一個常數：精細結構常數

這個精細結構常數是由三個最經常使用的常數決定的：光速，電子元電荷，和布朗克常數。光速來自麥克斯韋方程，是相對論時空觀裡的參考，任何參考系中都不會有變化。電子元電荷，是電荷的最小單位。普朗克常數，描述能級躍遷過程的量子化。

現有理論體系中，認為這些常數都是放之四海皆準的常數，在任何背景條件下往任何方向做任何觀測都可以得到相同的數值。比如光速，現在技術可以測量到非常精確的地步，但是還沒發現光速的大小隨時間空間有變化。

觀測結果

Webb團隊使用坐落於智利荒原深處的VLT望遠鏡

對於遙遠星系的能級分裂進行了觀測，觀測結果表明，精細結構常數有可能是並不是我們想像的一樣放之四海皆準，而是具有一定的不均勻性。

（這裡的遙遠指的是130億光年之外）

下圖中黑色的點就是Webb團隊的觀測結果：

結果是：在紅移量比較大的地方，也就是遙遠的類星體附近，精細結構常數有微小偏差，和均勻精細結構的偏差是十萬分之一。但是這十萬分之一的偏差，如果真的被後期更多觀測確認的話，那麼理論物理學家就要建立新的理論模型來描述這十萬分之一的偏差。


討論

就像當年理論物理大廈飄來的兩朵烏雲一樣，當時也是沒有任何理論模型可以描述光速不變以及黑體輻射的「紫外災難」，後來的故事大家都知道，深入挖掘這兩個當時無法解釋的現象給我們帶來了相對論和量子理論。

而這一次的新觀測結果會給我們帶來什麼樣的驚喜呢，我們來拭目以待。

相關焦點

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