2018-06-06 napi bejegyzések

(2448) Alapvető atomfizikai összefüggéseket igazoltak az asztronómusok

Tibor bá’ online

 

A „teremtéssel” kapcsolatos hitvitákban gyakran hivatkozunk arra, hogy a kezdeti feltételek meghatározásával indult be az Ősrobbanás, és indult be ennek megfelelően az Univerzum kialakulása. A nagy kérdés, hogy igaz-e ez? Valóban sziklaszilárd alapokon nyugszik a „kezdeti feltétel”, más szavakkal tényleg nem változnak az alapvető értékek?

Erre a fontos kérdésre adták meg az asztronómusok a választ a közelmúltban. Ugyanis igen távoli metanol molekuláktól származó fényt használtak fel annak meghatározására, hogy a proton és az elektron tömegének az aránya az elmúlt 7 milliárd év alatt nem változott. Jobban mondva, ha változott volna, akkor annak mértéke nem haladhatta meg az egy a tízmillióhoz arányt. Fussunk neki még egyszer. Tehát, az Univerzum életének második fele alatt az atomi részecskék legfeljebb egy százezred százalékot változhattak, de a legnagyobb valószínűséggel nem változtak semmit. A kezdeti feltételek tehát állandóak.

A részletes leírást a Science közölte (ezt fordítom). Ezek szerint a Földtől 7 milliárd fényévre lévő galaxisban (PKS1830-211), bizonyos forrásból származó, metanol molekulák által abszorbeált fény karakterét analizálták spektroszkóp segítségével.

A proton-elektron tömeg arányainak a tanulmányozása betekintést enged az elektromágneses erő, a gyenge magerő, és erős magerő tulajdonságaiba, vagyis, hogy a természet négy alapvető ereje közül ez a három változott-e az idő múlásával. Az eredmény igazolta Einstein ekvivalencia elvét (ami az általános relativitás alap feltételezése). Ezek szerint a részecskék tömege és egyéb állandók, amelyek meghatározzák az alapvető részecskék közötti interakció erejét, térben és időben nem változtak.

Jó is ez így, mert ahogy azt Karl Menten, a kísérletet végző Max Planck Intézet igazgatója megjegyezte: „Ha az alapvető állandókban bármilyen változás lenne kimutatható, akkor biztosak lehetünk abban, hogy valami nem stimmel a fizikai alapismereteinkkel kapcsolatban.”

A munka lényege metanol által abszorbeált négy rádiófrekvenciának az összemérése volt a vegyület ismert elnyelési spektrumával. Kvantummechanikai magyarázat szerint minden egyes foton egy fényfrekvenciához tartozó diszkrét energiát képvisel. Amikor egy molekula felvesz egy fotont, önmaga gerjesztett, magasabb energia szintű állapotba kerül. Viszont ahogy a fotonok energiája, úgy a molekulák energiája is kvantált, tehát csak diszkrét értékeket képes felvenni, azaz egy adott molekula csak bizonyos energia nyalábot fogad el, vagyis egy bizonyos frekvenciájú fotont. Ez a molekula abszorpciós spektrumában egy diszkrét vonalat eredményez. A négy mért frekvencia értékében mutatkozó minden eltérés azt jelentené, hogy a metanol molekula eltérő mennyiségű energiát abszorbeált, amiből ki lehet(ne) számolni a proton és az elektron egymáshoz viszonyított tömegében előálló változást. Tekintettel arra, hogy a szóban forgó galaxis távolodik a Földtől, ezért vörös eltolódással kellett számolni, ami hosszabb hullámhosszat jelent.

Metanolra azért esett a választás, mert az Univerzumban igen gyakori az előfordulása, valamint – a molekula felépítéséből adódóan – az energia szintjeire szokatlanul „kényes”. A metanol (CH3OH) egy metil-csopotból és egy hidroxilcsoportból áll. A molekula egymástól eltérő, és kvantált energia szintjei az egész molekula forgásától és az OH-csoport belső torziójától függenek a metil-csoporthoz viszonyítva. Az asztronómusok által analizált két frekvencia (a lehetséges négy közül) megfelel az energiák átadását lehetővé tevőkkel, ami az egész molekula forgásának a megváltozásából adódik. Ezek az energiaátadások pontosan követnék a proton/elektron tömeg arányának a változását.

Meg kell jegyezni, hogy a múltban voltak már ilyen kísérletek ammóniával, hidrogénnel és metanollal is, de ezt a pontosságot nem tudták elérni.

Összefoglalóként jegyezzük meg, hogy a stabil kezdeti feltételek hipotézise mindez ideig nem dőlt meg. – Isten kurva jó munkát végzett. 😀

___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________

Éljetek a lehetőségekkel!