Учёные подтвердили неизменность законов физики в масштабах Галактики

Специалисты Физико-технического института им. Иоффе, Петербургского института ядерной физики им. Константинова и Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» установили, что фундаментальные свойства материи остаются неизменными в космосе.

Исследование проводилось с использованием спектральных наблюдений молекул ацетальдегида и метанола в межзвёздных облаках, сообщили ТАСС в пресс-службе ЛЭТИ.

Ацетальдегид, токсичный в земных условиях, в космическом масштабе становится уникальной природной лабораторией, позволяющей с высокой точностью проверять фундаментальные законы Вселенной. Учёные рассчитали чувствительность спектральных линий этой молекулы к изменению отношения масс электрона и протона, после чего сравнили лабораторные данные с астрономическими наблюдениями. В результате установлен новый верхний предел на возможную вариацию константы — не более одной стомиллионной доли. Это подтверждает, что законы физики остаются неизменными в масштабах диска нашей Галактики, далеко от её центра.

Фундаментальные константы — это фиксированные величины, определяющие законы природы и структуру материи. Ещё в 1937 году было высказано предположение, что их значения могли эволюционировать с космологическим временем, что и сформировало направление по экспериментальной проверке их постоянства.

Существует гипотеза, что тёмная материя или сильная гравитация могут влиять на фундаментальные свойства материи, например слегка изменять массу мельчайших частиц. Для проверки исследователи сравнивают поведение молекул в земных лабораториях с тем, как они ведут себя в далёком космосе. Молекулы выступают в роли сверхточных природных часов: их внутренние колебания крайне чувствительны к массе частиц. Если масса электрона или протона хоть немного изменится, ритм молекулы тут же собьётся.

Чтобы исключить ошибки измерительных приборов, учёные используют специальный метод — сравнивают две разные молекулы, работающие на одних частотах, но реагирующие на изменения по-разному. Метанол обладает высокой чувствительностью, а ацетальдегид — более низкой. Если приборы покажут разницу в их показаниях, это будет означать, что законы физики в космосе работают иначе.

Для эксперимента учёные взяли молекулу ацетальдегида и сравнили её частоту колебаний в земных лабораториях с астрономическими данными, полученными для трёх молекулярных облаков вблизи Солнечной системы. Результаты показали, что фундаментальная константа (отношение масс электрона и протона) стабильна и не меняется даже на одну стомиллионную долю.

Тем не менее исследователи планируют продолжить работу. Недавно при изучении метанола в центре Галактики были замечены колебания, которые могут указывать на изменение физических констант. Это открытие может означать, что тёмная материя или неизвестные частицы влияют на окружающий мир. В настоящее время учёные готовят заявку на проведение целевых наблюдений чувствительных линий ацетальдегида и метанола в центральной части Млечного Пути.