新物理学？基本宇宙常数现在看来是变化的

根据一项新的研究，宇宙的一个基本常数可能根本不稳定。

最近对遥远星系的观测表明，电磁力的强度“所谓的精细结构常数”实际上在整个宇宙中都是不同的。在一个方向上，天文学家看得越远，常数似乎越大；在另一个方向上，常数的值越小，距离越大。

如果得到证实，这一发现将从头开始重塑物理学家对宇宙学的理解。它甚至可能有助于解决一个主要难题：为什么自然界的所有常数都能完美地适应生命的存在

剑桥大学的天体物理学家John Barrow说：“这是一个令人兴奋的、潜在的重要结果，对天文学家和粒子物理学家提出了解释的挑战。”他没有参与这项新研究，但过去曾与研究人员合作。“这可能是对新物理学的进一步暗示。”

一个不断变化的常数

天体物理学家多年来一直在研究精细结构常数“阿尔法常数”，寻找它可能发生变化的迹象。一些项目已经发现了常数确实变化的证据，而其他探针则证实了常数的恒定性。”

但研究人员表示，支持阿尔法常数可变性的证据并不明确，因为它也可能是由于随着时间的推移或空间不同部分的变化。

天文学家越是深入宇宙，他们看到的光就越能到达地球。由于这种光更古老，它代表了宇宙历史上的一个早期阶段。

因此，如果科学家从不同的观测结果中测量到精细结构常数的变化，可能是因为该常数在不同的地方具有不同的值，也可能是因为它在不同的时间具有不同的数值。但确定哪种情况是正确的一直是一个挑战。

为了解决这个问题，澳大利亚新南威尔士大学的约翰·韦伯领导的研究人员收集了夏威夷凯克望远镜和智利超大望远镜的观测结果，覆盖了北部和南部的天空。

“当你朝一个方向看时，你无法区分空间的变化和时间的变化，”同样来自新南威尔士大学的联合研究员VictorFlambaum告诉太空网。“没有什么能几乎完全覆盖天空。结论是：这是太空中的贪婪，而不是时间上的贪婪。”

为了确定在任何给定情况下α常数的强度，科学家们测量了不同原子中电子从一个能级跳到下一个能级的频率。这个频率取决于精细结构常数。

研究人员发现，在北方的天空中，精细结构常数随着距离的增加而变小，或者天文学家将时间向后看得更远。然而，在南方的天空中，阿尔法常数的值似乎随着他们看得越远而增加。

研究人员得出结论，如果阿尔法常数随时间变化，这两个结果将相互矛盾，因此该常数在宇宙的不同区域都必须具有不同的值。

我们为什么存在

韦布上周在葡萄牙里斯本举行的欧洲和国家天文学联合会议上介绍了这一发现。这项研究已提交给《物理评论快报》杂志，正在等待同行评审。

研究人员说，如果这项研究得到证实，这可能是一个里程碑式的发现。

“我觉得这个结果非常令人兴奋，”耶鲁大学的物理学家StevenLamoreaux说，他没有参与这项研究。它解释了过去几年所做的不同分析之间的明显差异。

“当然，结果需要独立验证，”他补充道。

弗拉姆鲍姆说，他特别感兴趣的是研究结果能告诉科学家什么是生命的起源。

“这是一个存在多年的难题，”他告诉太空网。“基本常数的一个微小变化使我们看起来‘我们根本不可能存在’。”

对于弗拉姆鲍姆和其他人来说，宇宙常数“包括α常数和其他常数，如引力强度的值，或将原子核结合在一起的强相互作用的强度”应该非常适合建造恒星、行星和生命，这似乎太巧合了。

“现在我们有了一个解释，”弗拉姆鲍姆说。“如果基本常数在空间中变化，我们只是出现在宇宙中常数对我们有利的区域。”

他说，在宇宙中常数不同的其他区域，生命可能不存在。

确保

弗拉姆鲍姆承认，这种革命性的结果需要更多的证据来确信。

其他专家可能需要一些说服力。

丹麦阿尔胡斯大学的科学历史学家Helge Kragh写过精细结构常数的历史，他说，对这样的公告“保持健康的怀疑态度”很重要，因为过去对变异的测量，比如早期关于常数随时间变化的说法，后来被推翻了。

他说：“如果历史是一个指南——通常不是——韦布等人的结果将是站不住脚的。”

弗拉姆鲍姆说，研究小组计划从遥远的宇宙中收集更多的数据，并进行实验室实验，以测试他们的结果。

巴罗说：“问题是，是否存在作者没有想到的系统性偏差，可以模仿变异阿尔法的外观。”“他们是一个非常强大、经验丰富的观测团队，在寻找小行星的过程中对数据进行了多次测试，但到目前为止还没有找到。”