Российский физик в интервью газете.ru рассказал о том, как и почему физические константы могут меняться

На минувшей семь дней в издании Nature Communications была опубликована статья, в которой физики наложили ограничения на вариации одной из фундаментальных физических постоянных — постоянную узкой структуры. Сравнивая лабораторные спектры молекулы CH со спектрами галактических объектов, ученые установили, что вероятное изменение данной константы во Вселенной не имеет возможности превосходить 1/30 000 000. В интервью «Газете.Ru» соавтор работы Михаил Козлов из Петербургского университета ядерной физики (ПИЯФ) говорит о подробностях изучения.

— Главный итог вашей работы — это установление пределов трансформации некоторых фундаментальных констант. В частности, постоянной отношения массы и тонкой структуры электрона к массе протона. Имеете возможность подробнее поведать о том, как была сделана эта работа? Весьма занимательным думается сравнение результатов в лаборатории и астрофизических наблюдений!

— В свое время было грандиозным достижением подтверждение того, что законы физики, открытые на Земле, применимы во всей Вселенной. Это и сделало физику универсальной наукой. Во второй половине XX века была сформулирована Стандартная модель (СМ), которая обрисовывает все результаты экспериментов, полученные в земных условиях. Одновременно с этим большая часть теоретиков вычисляют эту теорию неполной и неокончательной. Потому, что все лабораторные опыты ею удачно разъясняются, физики пробуют проверить, как она трудится на громадных (впредь до космологических) пространственно-временных масштабах.

На таких масштабах у СМ имеется значительные неприятности, поскольку она не имеет возможности растолковать существование во Вселенной ни «чёрной материи», ни «чёрной энергии».

Российский физик в интервью газете.ru рассказал о том, как и почему физические константы могут меняться

«Открытие года в физике»

Физическая константа, постоянная узкой структуры, обрисовывающая электромагнитное сотрудничество, миллиарды лет назад была разной в различных финишах…

Одним из не сильный мест СМ есть наличие в ней громадного количества свободных параметров. Их в ней около двух дюжин, и СМ предлагает все их вычислять фундаментальными постоянными (ФП), величину которых нельзя предсказать. В случае если же СМ не фундаментальная теория, то ее «постоянные» в рамках более неспециализированной теории смогут быть несложными замечаемыми, каковые смогут эволюционировать со временем либо зависеть от локальных условий. Думается самоё естественным искать такие вариации ФП, сравнивая результаты астрофизических наблюдений с лабораторными опытами. В принципе возможно сравнивать астрофизические спектры из различных частей Вселенной между собой. По существу, как раз так и делали Джон Вебб и Виктор Фламбаум, в то время, когда внесли предложение модель «австралийского диполя». Но в радиоастрономии до тех пор пока мало объектов, где удалось найти необходимые нам молекулярные спектральные линии. Исходя из этого без сравнения с лабораторными спектрами пока не обойтись.

История отечественной работы такова. В сентябре 2011 года была конференция в Бостоне Fundamental Science with Ultracold Molecules, где я делал доклад про применение молекулярных спектров для поиска вариации постоянных α (постоянная узкой структуры, характеризующая силу электромагнитного сотрудничества) и μ (отношение протона и масс электрона). Целью доклада было продемонстрировать, что радиочастотные спектры молекул значительно чувствительнее к вариации этих постоянных, чем оптические спектры атомов, каковые в большинстве случаев употребляются для данной цели. В частности, я привел пример молекулы CH, у которой имеется пара линий с высокой чувствительностью. Особенно принципиально важно, что эти линии время от времени (не смотря на то, что и очень редко) наблюдаются в спектрах межзвездного газа. Исходя из этого их возможно применять как сверхчувствительный прибор, «замеряющий» значение α и μ в различных частях Вселенной. Но на этом пути имелось значительное препятствие — частоты соответствующих линий были измерены в земных условиях с недостаточной точностью. По окончании доклада ко мне подошел Эдуард Хайнс из Imperial College и заявил, что они именно трудятся с СН и смогут измерить две самые интересные линии.

Работа была сложной, но через два года группе Хайнса удалось совершить эти измерения с точностью, в 300 раз выше предыдущей и выше, чем в радиоастрономии.

Потом эти спектры сравнили с уже имевшимися спектрами межзвездного газа, и оказалось, что в пределах неточностей они совпадают. С учетом высокой чувствительности этих линий к значению постоянной α из этого направляться, что величина α «в том месте» и «тут» сходится с высокой точностью. СМ выдержала очередную диагностику

— Поведайте подробнее о коллективе авторов данной работы — в него входят восемь человек из пяти различных научных организаций различных государств (Российская Федерация, Англия, США, Саудовская Аравия и Германия).

— Главную экспериментальную работу сделал Стефан Труппе. Это стало его диссертацией, которую он представил несколько недель назад. Майкл Тарбут и Эдуард Хайнс — его начальники. Еще двое ребят из «Империал» — студенты, каковые помогали строить установку и проводить наблюдения. Быть может, кто-то из них продолжит работу на данной установке, в то время, когда Стефан возьмёт степень и уйдет. Хезер Левандовски в далеком прошлом трудится с холодными молекулами в JILA, США. Она совершила пара месяцев в «Империал», принимала участие в работе и делилась опытом. Наконец, Кристиан Хенкель — радиоастроном из Германии. Он трудится на 100-метровом радиотелескопе в Бонне и есть признанным специалистом. Кристиан консультировал коммисию по астрофизики. Я не знаю, как он попал в Саудовскую Аравию.

— В чем состоял ваш вклад в эту работу? Как я осознаю, вы больше занимаетесь теорией?

— Да, я теоретик и в опыте не принимал участие. По окончании того доклада в Бостоне моя роль была маленькой. Несколько Хайнса в далеком прошлом применяет молекулы для изучения фундаментальных симметрий, но они в первый раз занялись ФП и астрофизикой. Исходя из этого я провел в «Империал» два месяца, помогая разбираться в астрофизической литературе и входить в курс дела. Но в итоге они всю работу (а также ее астрофизическую часть) сделали сами. Наличие нас с Хенкелем в перечне авторов связано с тем, что работа сделана на стыке нескольких направлений и экспериментальной группе было нужно очень многое выучить «по ходу дела».

— Про то, что постоянная узкой структуры не есть постоянной, говорилось и раньше в научных работах. Имели возможность бы вы сообщить, как ваша нынешняя работа согласуется, к примеру, с работой Виктора Фламбаума (в случае если я не ошибаюсь, он раньше трудился в Новосибирске, а на данный момент трудится в Сиднее, где вы находитесь) и его сотрудников («Газета.Ru» писала об данной работе)?

Российский физик в интервью газете.ru рассказал о том, как и почему физические константы могут меняться

«А позволяйте менять саму теорию относительности

Премия Грубера, респектабельная интернациональная премия по космологии, присуждена русскому его коллеге и учёному, уроженцу СССР…

— Я в Сиднее именно по приглашению Виктора Фламбаума. В вашей статье все верно. Эти работы близко связаны. «Австралийский диполь» до сих пор не обоснован вторыми исследователями, и мы пробуем отыскать методы проверить его существование. Я считаю, что астрофизические наблюдения молекул смогут в этом очень сильно оказать помощь. По окончании данной работы, без сомнений, будут совершены новые астрофизические наблюдения. В случае если раньше нам не хватало лабораторных измерений, то по окончании работы группы Хайнса нам недостает астрофизических данных. К примеру, я знаю, что Сергей Левшаков из ФТИ готовит на данный момент предложения по наблюдению CH на 100-метровом телескопе в Германии.

Имеется и другие весьма перспективные молекулы, наблюдение которых также планируется. К ним, к примеру, относится метанол.

— Вы на данный момент находитесь в Сиднее. Вы в том месте сотрудничаете с кем-то из сотрудников? По какой теме?

— Сотрудничаю с Виктором Фламбаумом. По большей части занимаемся совсем вторыми темами, к примеру квантовым хаосом. Но только что положили в электронный архив маленькую заметку по вариации ФП. В ней участвовал аспирант Виктора Женя Стадник. Вы правы, Виктор трудился в Новосибирске, но уже более 20 лет живет в Сиднее.

— Для непосвященного читателя выражение «изменение константы» думается чем-то неправильным. Как стоит относиться к этому факту — как к простому явлению либо как к тому, что современная наука еще мало знает об устройстве Вселенной?

— Само собой разумеется, вариация фундаментальных постоянных — бессмыслица. Если они изменяются, значит, СМ, которая их вычисляет постоянными, неполна.

В случае если мы поможем найти это несоответствие, то более «высоколобым» теоретикам будет несложнее выстроить новую теорию. на данный момент вся беда в том, что для «неправильной» теории СМ трудится через чур прекрасно.

— Последний вопрос не про физику, а про организацию науки в Российской Федерации. Вы трудитесь в ПИЯФ — университете, что с 2010 года входит в структуру Курчатовского университета. Во многих столичных университетах, каковые входят в «Курчатник» (к примеру, ИТЭФ), сложилась дикая обстановка: в том месте показались так именуемые действенные менеджеры, каковые получают зароботную плату в много тысяч рублей, а у научных сотрудников оклад образовывает пара тысяч рублей. Как обстоит дело с ПИЯФ — так же либо в нем дела значительно лучше/значительно хуже?

— Я последнее время большое количество ездил и не хватает осознаю обстановку в университете. А пересказывать с чужих слов не хочется.

— Самый последний вопрос: ваш университет не входит в структуру РАН, но точно у вас имеется коллеги из отвлечённых университетов. Какое у вас сложилось вывод о проводимой властями реформе РАН?

— Университет лишь сравнительно не так давно вышел из академии, и я проработал в ней 30 лет.

Никаких теплых эмоций я к ней не питаю. К сожалению, радоваться таковой реформе также не получается.

Единственное, что из этого может выйти нужное, — это в случае если научное сообщество себя поймёт и организуется. Какие-то показатели этого начали появляться. В случае если это случится, то реформаторам возможно будет сообщить благодарю.

RBI | «Разговор со смыслом» | Михаил Казиник (полная версия)


Читать также:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: