Kollege, es gibt einen berühmten Ausspruch von Wolfgang Pauli, dass er nach dem Tod versuchen wird, von Satan die Bedeutung der bleibenden Feinstruktur herauszufinden. Warum genau Satan?

Vielleicht weil, mein Freund, in Feynmans treffendem Ausdruck, die bloße Tatsache der Existenz dieser mysteriösen Zahl "ein Fluch für alle Physiker" ist. Und tatsächlich blieb die physikalische Bedeutung dieser dimensionslosen Konstante lange Zeit (mehr als ein halbes Jahrhundert) das größte Rätsel, denn niemand wusste, wie diese magische Zahl auftauchte.

Um damit umzugehen, ist es notwendig, sich zwei Konstanten zu merken:
- Kepler-Konstante: Kp = v^2*R, J*m/kg (oder m^3/s^2) und
- Plancksche Konstante: h = m*v*R, J*s (oder kg*m^2/s).

Wenn wir den minimal möglichen (Modulo - Maximum) Wert des Gravitationspotentials in die Kepler-Konstante einsetzen, erhalten wir den minimal möglichen Bahnradius, den wir Gravitationsradius nennen (dieser Radius steht in Beziehung zum Gravitationsfeld):

Rg \u003d Kp / c ^ 2, m.

Wenn wir den Wert der maximalen Geschwindigkeit in die Plancksche Konstante einsetzen, erhalten wir einen weiteren minimal möglichen Radius, den wir Compton-Radius nennen (dieser Radius hängt mit dem elektromagnetischen Feld zusammen):

Rem \u003d h / (m * c), m.

Das Verhältnis dieser Radien für das Wasserstoffatom (einfachster Fall) ergibt den Wert der Feinstrukturkonstante:

Rg / rem \u003d (Kp * m) / (h * c) \u003d a \u003d 1/137,036.

Kollege, ist das alles?

Nein, nicht alles, mein Freund. Dies gilt (wie bereits erwähnt) nur für das Wasserstoffatom, bei dem die Feldmasse gleich der Elektronenmasse (m = me) und der Gravitationsradius der sogenannte „klassische Elektronenradius“ (rg = re) ist. Allerdings wird schon hier deutlich, dass es auf das Verhältnis der beiden minimal möglichen Radien (gravitativ und elektromagnetisch) im Potentialfeld des Atoms ankommt.

Für viele war die Feinstrukturkonstante nur ein quantitatives Merkmal der elektromagnetischen Wechselwirkung, tatsächlich charakterisiert sie aber das Verhältnis der geometrischen Parameter von Gravitations- und elektromagnetischem Feld.

Das Problem hierbei ist, dass viele von uns die reale Präsenz der Gravitation im Potentialfeld eines Atoms nicht erkennen können, da die Wirkung der Gravitation im Feld eines Atoms gemäß dem sogenannten „universellen“ Gravitationsgesetz erfolgt verschwindend klein.

Aus Angst, das "universelle" Gesetz erneut in Frage zu stellen, "vergessen" wir irgendwie, dass Keplers Gesetze auf wundersame Weise im Mikrofeld funktionieren (insbesondere sein drittes Gesetz). Und jene Physiker, die diese "Gesetze des Himmels" im Bereich des Atoms angewandt haben (Max Born, Eduard Shpolsky ...), kann man leider im Allgemeinen an einer Hand abzählen. Deshalb nennen wir den Gravitationsradius des Wasserstoffatoms weiterhin den klassischen Radius des Elektrons. Und wir sind gezwungen, dies als eine unbestreitbare Tatsache anzuerkennen.

Kollege, was bedeutet die Feinstrukturkonstante für den allgemeinen Fall?

Die Bedeutung bleibt gleich: Diese erstaunliche Konstante charakterisiert das Verhältnis der geometrischen Parameter der Gravitations- und elektromagnetischen Felder.

Es muss jedoch beachtet werden, dass für den allgemeinen Fall das Produkt aus der Feldmasse und dem elektromagnetischen Compton-Radius ein konstanter Wert ist (folgt aus der elementaren Theorie des Compton-Effekts):

M*rem = me*re/a = const

Gleichzeitig hängt das Produkt aus Feldmasse und Gravitationsradius vom Wert der elektrischen Ladung des Feldes ab (folgt aus der bekannten Gleichung m*rg/q^2 = me*re/e^2 = 10^-7 kg*m/C^2) :

M*rg = me*re*Z^2, wobei Z = q/e.

Daher gilt für den allgemeinen Fall: rg = rem*Z^2*a, oder rg/rem = Z^2*a.

Wie unvorstellbar seltsam wäre die Welt, wenn sich physikalische Konstanten ändern könnten! Beispielsweise ist die sogenannte Feinstrukturkonstante ungefähr gleich 1/137. Wenn es einen anderen Wert hätte, dann gäbe es vielleicht keinen Unterschied zwischen Materie und Energie.

Es gibt Dinge, die ändern sich nie. Wissenschaftler nennen sie physikalische Konstanten oder Weltkonstanten. Es wird angenommen, dass die Lichtgeschwindigkeit $c$, die Gravitationskonstante $G$, die Elektronenmasse $m_e$ und einige andere Größen immer und überall unverändert bleiben. Sie bilden die Grundlage für physikalische Theorien und bestimmen den Aufbau des Universums.

Physiker arbeiten hart daran, die Weltkonstanten mit immer größerer Genauigkeit zu messen, aber niemand konnte bisher irgendwie erklären, warum ihre Werte so sind, wie sie sind. Im SI-System $c = 299792458$ m/s, $G = 6,673\cdot 10^(–11)N\cdot$m$^2$/kg$^2$, $m_e = 9,10938188\cdot10^( - 31) $ kg - völlig unabhängige Größen, die nur eine gemeinsame Eigenschaft haben: Wenn sie sich zumindest ein wenig ändern, wird die Existenz komplexer atomarer Strukturen, einschließlich lebender Organismen, in Frage gestellt. Der Wunsch, die Werte der Konstanten zu rechtfertigen, ist zu einem der Anreize für die Entwicklung einer einheitlichen Theorie geworden, die alle existierenden Phänomene vollständig beschreibt. Mit seiner Hilfe hofften Wissenschaftler zu zeigen, dass jede Weltkonstante nur einen möglichen Wert haben kann, aufgrund der internen Mechanismen, die die trügerische Willkür der Natur bestimmen.

Der beste Kandidat für den Titel einer einheitlichen Theorie ist die M-Theorie (eine Variante der Stringtheorie), die als konsistent angesehen werden kann, wenn das Universum nicht vier Raum-Zeit-Dimensionen hat, sondern elf. Daher sind die von uns beobachteten Konstanten möglicherweise nicht wirklich fundamental. Wahre Konstanten existieren im vollen mehrdimensionalen Raum, und wir sehen nur ihre dreidimensionalen "Silhouetten".

ÜBERSICHT: WELTKONSTANTEN

1. In vielen physikalischen Gleichungen gibt es Größen, die überall als konstant gelten – in Raum und Zeit.

2. In letzter Zeit haben Wissenschaftler die Konstanz der Weltkonstanten angezweifelt. Beim Vergleich der Ergebnisse von Quasarbeobachtungen und Labormessungen kommen sie zu dem Schluss, dass chemische Elemente in ferner Vergangenheit Licht anders absorbierten als heute. Der Unterschied lässt sich durch eine Veränderung der Feinstrukturkonstante um mehrere Millionstel erklären.

3. Die Bestätigung selbst einer so kleinen Änderung wird eine echte Revolution in der Wissenschaft sein. Die beobachteten Konstanten könnten sich als nur „Silhouetten“ der wahren Konstanten herausstellen, die in der multidimensionalen Raumzeit existieren.

Inzwischen sind Physiker zu dem Schluss gekommen, dass die Werte vieler Konstanten das Ergebnis zufälliger Ereignisse und Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen in den frühen Stadien der Geschichte des Universums sein könnten. Die Stringtheorie lässt die Existenz einer riesigen Anzahl ($10^(500)$) von Welten mit unterschiedlichen selbstkonsistenten Sätzen von Gesetzen und Konstanten zu ( siehe Landscape of String Theory, In the World of Science, Nr. 12, 2004.). Bisher haben Wissenschaftler keine Ahnung, warum unsere Kombination ausgewählt wurde. Vielleicht wird sich durch weitere Forschung die Zahl der logisch möglichen Welten auf eine reduzieren, aber es ist möglich, dass unser Universum nur ein kleiner Teil des Multiversums ist, in dem verschiedene Lösungen der Gleichungen einer einheitlichen Theorie implementiert sind, und wir beobachten nur eine der Varianten der Naturgesetze ( siehe Parallel Universes, In the World of Science, Nr. 8, 2003) In diesem Fall gibt es für viele Weltkonstanten keine Erklärung, außer dass sie eine seltene Kombination darstellen, die die Entwicklung des Bewusstseins ermöglicht. Vielleicht ist das Universum, das wir beobachten, zu einer von vielen isolierten Oasen geworden, die von einer Unendlichkeit des leblosen Weltraums umgeben sind – ein surrealer Ort, an dem uns völlig fremde Naturkräfte dominieren und Teilchen wie Elektronen und Strukturen wie Kohlenstoffatome und DNA-Moleküle einfach unmöglich sind. Der Versuch, dorthin zu gelangen, wäre fatal gewesen.

Die Stringtheorie wurde auch entwickelt, um die scheinbare Willkür physikalischer Konstanten zu erklären, sodass ihre Grundgleichungen nur wenige willkürliche Parameter enthalten. Aber bisher erklärt es nicht die beobachteten Werte der Konstanten.

Zuverlässiger Herrscher

Tatsächlich ist die Verwendung des Wortes „Konstante“ nicht ganz legitim. Unsere Konstanten könnten sich in Zeit und Raum ändern. Würden sich die außerräumlichen Dimensionen in ihrer Größe ändern, würden sich mit ihnen die Konstanten in unserer dreidimensionalen Welt ändern. Und wenn wir weit genug in den Weltraum blickten, konnten wir Bereiche sehen, in denen die Konstanten unterschiedliche Werte annahmen. Seit den 1930er Jahren Wissenschaftler haben spekuliert, dass Konstanten möglicherweise nicht konstant sind. Die Stringtheorie verleiht dieser Idee theoretische Plausibilität und macht die Suche nach Vergänglichkeit umso wichtiger.

Das erste Problem besteht darin, dass der Laboraufbau selbst empfindlich auf Änderungen der Konstanten reagieren kann. Die Größe aller Atome konnte zunehmen, aber wenn das für die Messungen verwendete Lineal auch länger wurde, konnte nichts über die Änderung der Größe der Atome gesagt werden. Experimentatoren gehen normalerweise davon aus, dass die Messnormale (Maßstäbe, Gewichte, Uhren) unverändert sind, aber dies kann nicht erreicht werden, wenn Konstanten überprüft werden. Forscher sollten auf dimensionslose Konstanten achten – einfach Zahlen, die nicht vom Maßsystem abhängen, zum Beispiel das Verhältnis der Masse eines Protons zur Masse eines Elektrons.

Ändert sich die innere Struktur des Universums?

Von besonderem Interesse ist die Größe $\alpha = e^2/2\epsilon_0 h c$, die die Lichtgeschwindigkeit $c$, die elektrische Ladung des Elektrons $e$, die Plancksche Konstante $h$ und die so- Vakuumdielektrizitätskonstante $\epsilon_0$ genannt. Sie wird als Feinstrukturkonstante bezeichnet. Es wurde erstmals 1916 von Arnold Sommerfeld eingeführt, der als einer der ersten versuchte, die Quantenmechanik auf den Elektromagnetismus anzuwenden: $\alpha$ bezieht sich auf die relativistischen (c) und quantenmechanischen (h) Eigenschaften elektromagnetischer (e) Wechselwirkungen mit geladenen Teilchen in einem leeren Raum ($\epsilon_0$). Messungen haben ergeben, dass dieser Wert 1/137,03599976 (ungefähr 1/137) beträgt.

Wenn $\alpha $ eine andere Bedeutung hätte, dann würde sich die ganze Welt verändern. Wenn es kleiner wäre, würde die Dichte eines aus Atomen zusammengesetzten Festkörpers abnehmen (proportional zu $\alpha^3 $), molekulare Bindungen würden bei niedrigeren Temperaturen brechen ($\alpha^2 $) und die Anzahl stabiler Elemente in das Periodensystem könnte steigen ($1/\alpha $). Wenn sich $ \alpha $ als zu groß erweisen würde, könnten kleine Atomkerne nicht existieren, weil die sie bindenden Kernkräfte die gegenseitige Abstoßung der Protonen nicht verhindern könnten. Für $\alpha >0.1 $ könnte Kohlenstoff nicht existieren.

Kernreaktionen in Sternen sind besonders empfindlich gegenüber $\alpha $. Damit eine Kernfusion stattfinden kann, muss die Schwerkraft des Sterns eine Temperatur erzeugen, die hoch genug ist, damit sich die Kerne trotz ihrer Tendenz, sich gegenseitig abzustoßen, näher zusammenrücken. Wenn $ \alpha $ größer als 0,1 wäre, wäre eine Fusion unmöglich (es sei denn natürlich, andere Parameter, wie das Verhältnis von Elektronen- und Protonenmassen, blieben gleich). Eine Änderung von $\alpha$ um nur 4% würde die Energieniveaus im Kern von Kohlenstoff so stark beeinflussen, dass sein Vorkommen in Sternen einfach aufhören würde.

Umsetzung nuklearer Techniken

Das zweite, schwerwiegendere experimentelle Problem besteht darin, dass die Messung von Änderungen in Konstanten hochpräzise Geräte erfordert, die extrem stabil sein müssen. Auch mit Atomuhren lässt sich die Drift der Feinstrukturkonstante nur wenige Jahre verfolgen. Wenn sich $\alpha $ in drei Jahren um mehr als 4 $\cdot$ $10^(–15)$ ändern würde, wäre die genaueste Uhr in der Lage, dies zu erkennen. Bisher wurde jedoch nichts dergleichen aufgezeichnet. Es scheint, warum nicht die Bestätigung der Beständigkeit? Aber drei Jahre für den Weltraum sind ein Augenblick. Langsame, aber bedeutende Veränderungen in der Geschichte des Universums können unbemerkt bleiben.

LEICHTE UND DAUERHAFTE FEINSTRUKTUR

Glücklicherweise haben Physiker andere Möglichkeiten gefunden, dies zu überprüfen. In den 1970ern Wissenschaftler der französischen Atomenergiekommission bemerkten einige Merkmale in der Isotopenzusammensetzung von Erz aus der Uranmine in Oklo in Gabun (Westafrika): Es ähnelte Kernreaktorabfällen. Anscheinend wurde vor etwa 2 Milliarden Jahren in Oklo ( siehe Divine Reactor, In the World of Science, Nr. 1, 2004).

1976 beobachtete Alexander Shlyakhter vom Leningrader Institut für Kernphysik, dass die Leistung natürlicher Reaktoren entscheidend von der genauen Energie des spezifischen Zustands des Samariumkerns abhängt, der Neutronen einfängt. Und die Energie selbst hängt stark mit dem Wert von $\alpha $ zusammen. Wenn also die Feinstrukturkonstante etwas anders gewesen wäre, hätte keine Kettenreaktion stattfinden können. Aber es ist wirklich passiert, was bedeutet, dass sich die Konstante in den letzten 2 Milliarden Jahren nicht um mehr als 1 $\cdot$ $10^(–8)$ geändert hat. (Wegen der unvermeidlichen Ungewissheit über die Bedingungen in einem natürlichen Reaktor streiten Physiker weiterhin über exakte quantitative Ergebnisse.)

1962 wandten P. James E. Peebles und Robert Dicke von der Princeton University als erste eine solche Analyse auf alte Meteoriten an: Die relative Häufigkeit von Isotopen, die aus ihrem radioaktiven Zerfall resultieren, hängt von $\alpha $ ab. Die empfindlichste Einschränkung ist mit dem Beta-Zerfall bei der Umwandlung von Rhenium in Osmium verbunden. Laut neueren Arbeiten von Keith Olive von der University of Minnesota und Maxim Pospelov von der University of Victoria in British Columbia wich $\alpha$ von seinem aktuellen Wert um 2 $\cdot$ $10^ zum Zeitpunkt der Entstehung der Meteoriten ab (– 6)$. Dieses Ergebnis ist weniger genau als die Oklo-Daten, aber es geht weiter in die Vergangenheit zurück, bis zum Ursprung des Sonnensystems vor 4,6 Milliarden Jahren.

Um mögliche Veränderungen über noch längere Zeiträume zu erforschen, müssen Forscher zum Himmel blicken. Licht von fernen astronomischen Objekten erreicht unsere Teleskope seit Milliarden von Jahren und trägt den Abdruck der Gesetze und Weltkonstanten jener Zeit, als es gerade seine Reise und Wechselwirkung mit der Materie begann.

Spektrale Linien

Astronomen wurden kurz nach der Entdeckung von Quasaren im Jahr 1965 in die Geschichte der Konstanten verwickelt, die gerade entdeckt und als helle Lichtquellen in großen Entfernungen von der Erde identifiziert worden waren. Da der Weg des Lichts vom Quasar zu uns so lang ist, kreuzt er zwangsläufig die gashaltige Nachbarschaft junger Galaxien. Das Gas absorbiert Quasarlicht bei bestimmten Frequenzen und prägt einen Strichcode aus schmalen Linien über sein Spektrum (siehe Kasten unten).

SUCHE NACH VERÄNDERUNGEN IN DER QUASARSTRAHLUNG

Wenn das Gas Licht absorbiert, springen die in den Atomen enthaltenen Elektronen von niedrigeren Energieniveaus auf höhere. Energieniveaus werden dadurch bestimmt, wie stark der Atomkern Elektronen hält, was von der Stärke der elektromagnetischen Wechselwirkung zwischen ihnen und damit von der Feinstrukturkonstante abhängt. Wenn es zu dem Zeitpunkt anders war, als das Licht absorbiert wurde, oder in einer bestimmten Region des Universums, wo es passierte, dann sollten die Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron auf eine neue Ebene zu bringen, und die Wellenlängen der in den Spektren beobachteten Übergänge, anders sein anders sein als heute in Laborexperimenten beobachtet. Die Art der Wellenlängenänderung hängt entscheidend von der Verteilung der Elektronen in Atombahnen ab. Bei einer gegebenen Änderung von $\alpha$ nehmen einige Wellenlängen ab, während andere zunehmen. Das komplexe Effektmuster ist schwer mit Datenkalibrierungsfehlern zu verwechseln, was ein solches Experiment äußerst nützlich macht.

Als wir vor sieben Jahren mit der Arbeit begannen, standen wir vor zwei Problemen. Erstens wurden die Wellenlängen vieler Spektrallinien nicht mit ausreichender Genauigkeit gemessen. Seltsamerweise wussten Wissenschaftler viel mehr über die Spektren von Quasaren, die Milliarden Lichtjahre entfernt waren, als über die Spektren von terrestrischen Proben. Wir brauchten hochpräzise Labormessungen, um die Spektren des Quasars damit zu vergleichen, und wir überzeugten die Experimentatoren, entsprechende Messungen durchzuführen. Sie wurden von Anne Thorne und Juliet Pickering vom Imperial College London und später von Teams unter der Leitung von Sveneric Johansson vom Lund Observatory in Schweden sowie von Ulf Griesmann und Rainer Kling (Rainer Kling) vom National Institute of Standards and Technology in durchgeführt Maryland.

Das zweite Problem war, dass frühere Beobachter sogenannte alkalische Dubletten verwendeten, Paare von Absorptionslinien, die in atomaren Gasen aus Kohlenstoff oder Silizium auftreten. Die Abstände zwischen diesen Linien in den Spektren des Quasars verglichen sie mit Labormessungen. Allerdings erlaubte diese Methode nicht, ein bestimmtes Phänomen auszunutzen: Variationen von $\alpha $ bewirken nicht nur eine Änderung des Intervalls zwischen den Energieniveaus eines Atoms relativ zum Niveau mit der niedrigsten Energie (dem Grundzustand), sondern auch eine Veränderung der Lage des Grundzustandes selbst. Tatsächlich ist der zweite Effekt sogar noch stärker als der erste. Als Ergebnis betrug die Genauigkeit der Beobachtungen nur 1 $\cdot$ $10^(–4)$.

1999 entwickelten einer der Autoren der Veröffentlichung (Web) und Victor V. Flambaum von der University of New South Wales in Australien eine Technik, um beide Effekte zu berücksichtigen. Als Ergebnis wurde die Empfindlichkeit um das 10-fache erhöht. Darüber hinaus wurde es möglich, verschiedene Atomarten (z. B. Magnesium und Eisen) zu vergleichen und zusätzliche Quervergleiche durchzuführen. Komplizierte Berechnungen mussten durchgeführt werden, um genau festzustellen, wie die beobachteten Wellenlängen in verschiedenen Atomarten variieren. Bewaffnet mit modernen Teleskopen und Sensoren entschieden wir uns, die Persistenz von $\alpha $ mit beispielloser Genauigkeit zu testen, indem wir eine neue Methode mit vielen Multipletts verwendeten.

Überarbeitung der Ansichten

Als wir mit den Experimenten begannen, wollten wir einfach genauer feststellen, dass der Wert der Feinstrukturkonstante in der Antike derselbe war wie heute. Zu unserer Überraschung zeigten die Ergebnisse von 1999 kleine, aber statistisch signifikante Unterschiede, die später bestätigt wurden. Unter Verwendung von Daten von 128 Quasar-Absorptionslinien haben wir einen Anstieg von $\alpha$ um 6 $\cdot$ $10^(–6)$ in den letzten 6–12 Milliarden Jahren aufgezeichnet.

Die Ergebnisse der Messungen der Feinstrukturkonstante lassen keine endgültigen Schlüsse zu. Einige von ihnen weisen darauf hin, dass es früher kleiner war als heute, andere nicht. Vielleicht hat sich α in der fernen Vergangenheit verändert, ist aber jetzt konstant geworden. (Die Kästchen stellen den Datenbereich dar.)

Mutige Behauptungen erfordern solide Beweise, daher bestand unser erster Schritt darin, unsere Datenerhebungs- und Analysemethoden sorgfältig zu überprüfen. Messfehler können in zwei Arten unterteilt werden: systematisch und zufällig. Mit zufälligen Ungenauigkeiten ist alles einfach. Sie nehmen bei jeder einzelnen Messung unterschiedliche Werte an, die bei einer Vielzahl von Messungen gemittelt werden und gegen Null gehen. Systematische Fehler, die nicht gemittelt werden, sind schwieriger zu handhaben. In der Astronomie begegnet man solchen Unsicherheiten auf Schritt und Tritt. In Laborexperimenten können Instrumente abgestimmt werden, um Fehler zu minimieren, aber Astronomen können das Universum nicht „abstimmen“, und sie müssen zugeben, dass alle ihre Datenerfassungsmethoden inhärente Verzerrungen enthalten. Beispielsweise ist die beobachtete räumliche Verteilung von Galaxien deutlich in Richtung heller Galaxien verzerrt, weil sie leichter zu beobachten sind. Solche Verschiebungen zu erkennen und zu neutralisieren, ist eine ständige Herausforderung für Beobachter.

Zunächst machten wir auf die mögliche Verzerrung der Wellenlängenskala aufmerksam, relativ zu der die Spektrallinien des Quasars gemessen wurden. Es könnte beispielsweise bei der Verarbeitung der "rohen" Ergebnisse der Beobachtung von Quasaren zu einem kalibrierten Spektrum entstehen. Obwohl einfaches lineares Dehnen oder Schrumpfen der Wellenlängenskala die Änderung von $\alpha$ nicht genau nachahmen könnte, würde sogar eine ungefähre Ähnlichkeit ausreichen, um die Ergebnisse zu erklären. Nach und nach eliminierten wir einfache Fehler im Zusammenhang mit Verzerrungen, indem wir die Ergebnisse der Quasarbeobachtung durch Kalibrierungsdaten ersetzten.

Seit mehr als zwei Jahren untersuchen wir verschiedene Ursachen für Verzerrungen, um sicherzustellen, dass ihre Auswirkungen vernachlässigbar sind. Wir haben nur eine potenzielle Quelle für schwerwiegende Fehler gefunden. Wir sprechen von Magnesium-Absorptionslinien. Jedes seiner drei stabilen Isotope absorbiert Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen, die sehr nahe beieinander liegen und in den Spektren von Quasaren als einzelne Linie sichtbar sind. Basierend auf Labormessungen der relativen Häufigkeit von Isotopen beurteilen die Forscher den Beitrag jedes von ihnen. Ihre Verteilung im jungen Universum könnte sich erheblich von der heutigen unterscheiden, wenn die Sterne, die Magnesium emittieren, im Durchschnitt schwerer wären als ihre heutigen Pendants. Solche Unterschiede könnten eine Veränderung von $\alpha$ nachahmen, aber die Ergebnisse einer in diesem Jahr veröffentlichten Studie zeigen, dass die beobachteten Fakten nicht so einfach zu erklären sind. Yeshe Fenner und Brad K. Gibson von der Swinburne University of Technology in Australien und Michael T. Murphy von der University of Cambridge kamen zu dem Schluss, dass die zur Nachahmung der $\alpha$-Änderung erforderliche Isotopenhäufigkeit zu Beginn auch zu einer übermäßigen Stickstoffsynthese führen würde Universum, das völlig unvereinbar mit Beobachtungen ist. Wir müssen also mit der Möglichkeit leben, dass sich $\alpha$ geändert hat.

MANCHMAL ÄNDERT ES SICH, MANCHMAL NICHT

Nach der von den Autoren des Artikels aufgestellten Hypothese blieb die Feinstrukturkonstante in einigen Perioden der kosmischen Geschichte unverändert, während sie in anderen zunahm. Die experimentellen Daten (siehe vorheriger Einschub) stimmen mit dieser Annahme überein.

Die wissenschaftliche Gemeinschaft erkannte sofort die Bedeutung unserer Ergebnisse. Forscher der Spektren von Quasaren auf der ganzen Welt begannen sofort mit Messungen. Im Jahr 2003 haben die Forschungsteams von Sergei Levshakov (Sergei Levshakov) vom St. Petersburg Institute of Physics and Technology. Ioffe und Ralf Quast von der Universität Hamburg haben drei neue Quasarsysteme untersucht. Im vergangenen Jahr analysierten Hum Chand und Raghunathan Srinand vom Interuniversitären Zentrum für Astronomie und Astrophysik in Indien, Patrick Petitjean vom Institut für Astrophysik und Bastien Aracil von LERMA in Paris 23 weitere Fälle. Keine der Gruppen fand Änderungen an $\alpha$. Chand argumentiert, dass jede Veränderung vor 6 bis 10 Milliarden Jahren weniger als ein Millionstel betragen muss.

Warum führten ähnliche Methoden zur Analyse unterschiedlicher Quelldaten zu einer so drastischen Diskrepanz? Die Antwort ist noch nicht bekannt. Die von den genannten Forschern erzielten Ergebnisse sind von ausgezeichneter Qualität, aber die Größe ihrer Proben und das Alter der analysierten Strahlung sind deutlich kleiner als bei uns. Darüber hinaus verwendete Chand eine vereinfachte Version der Multi-Multiplet-Methode und wertete nicht alle experimentellen und systematischen Fehler vollständig aus.

Der renommierte Astrophysiker John Bahcall aus Princeton hat die Multimultiplet-Methode selbst kritisiert, aber die Probleme, auf die er hinweist, gehören in die Kategorie zufälliger Fehler, die minimiert werden, wenn große Stichproben verwendet werden. Bacall und Jeffrey Newman vom National Laboratory. Lawrence in Berkeley betrachtete Emissionslinien, nicht Absorptionslinien. Ihr Ansatz ist viel weniger präzise, ​​obwohl er sich in Zukunft als nützlich erweisen könnte.

Gesetzesreform

Wenn unsere Ergebnisse stimmen, werden die Konsequenzen enorm sein. Bis vor kurzem waren alle Versuche, abzuschätzen, was mit dem Universum passieren würde, wenn sich die Feinstrukturkonstante ändert, unbefriedigend. Sie gingen nicht weiter, als $\alpha$ als Variable in denselben Formeln zu betrachten, die unter der Annahme erhalten wurden, dass es konstant ist. Zustimmen, ein sehr zweifelhafter Ansatz. Wenn sich $\alpha $ ändert, dann sollten Energie und Impuls in den damit verbundenen Effekten erhalten bleiben, was das Gravitationsfeld im Universum beeinflussen sollte. 1982 verallgemeinerte Jacob D. Bekenstein von der Hebräischen Universität Jerusalem erstmals die Gesetze des Elektromagnetismus auf den Fall nicht konstanter Konstanten. In seiner Theorie wird $\alpha $ als dynamischer Bestandteil der Natur betrachtet, d.h. wie ein Skalarfeld. Vor vier Jahren erweiterte einer von uns (Barrow) zusammen mit Håvard Sandvik und João Magueijo vom Imperial College London Bekensteins Theorie um die Schwerkraft.

Die Vorhersagen der verallgemeinerten Theorie sind verlockend einfach. Da der Elektromagnetismus im kosmischen Maßstab viel schwächer ist als die Gravitation, haben Änderungen von $\alpha$ um wenige Millionstel keine merkliche Auswirkung auf die Expansion des Universums. Aber die Expansion wirkt sich aufgrund der Diskrepanz zwischen den Energien der elektrischen und magnetischen Felder erheblich auf $\alpha $ aus. In den ersten zehntausend Jahren der kosmischen Geschichte dominierte Strahlung geladene Teilchen und hielt ein Gleichgewicht zwischen elektrischen und magnetischen Feldern aufrecht. Als sich das Universum ausdehnte, wurde die Strahlung dünner und die Materie wurde zum dominierenden Element des Kosmos. Elektrische und magnetische Energie erwiesen sich als ungleich, und $\alpha $ begann proportional zum Logarithmus der Zeit zuzunehmen. Vor ungefähr 6 Milliarden Jahren begann die dunkle Energie zu dominieren und beschleunigte die Expansion, was es für alle physikalischen Wechselwirkungen schwierig macht, sich im freien Raum auszubreiten. Dadurch wurde $\alpha$ wieder fast konstant.

Das beschriebene Bild stimmt mit unseren Beobachtungen überein. Die Spektrallinien des Quasars charakterisieren jene Periode der kosmischen Geschichte, als die Materie dominierte und $\alpha$ zunahm. Die Ergebnisse von Labormessungen und Studien in Oklo entsprechen dem Zeitraum, in dem dunkle Energie dominiert und $\alpha$ konstant ist. Von besonderem Interesse ist die weitere Untersuchung des Einflusses der Änderung von $\alpha$ auf die radioaktiven Elemente in Meteoriten, weil es uns ermöglicht, den Übergang zwischen den beiden genannten Perioden zu studieren.

Alpha ist nur der Anfang

Ändert sich die Feinstrukturkonstante, so müssen die materiellen Objekte unterschiedlich fallen. Galilei formulierte einst das schwache Äquivalenzprinzip, wonach Körper im Vakuum mit gleicher Geschwindigkeit fallen, unabhängig davon, woraus sie bestehen. Aber Änderungen in $\alpha$ müssen eine Kraft erzeugen, die auf alle geladenen Teilchen wirkt. Je mehr Protonen ein Atom in seinem Kern enthält, desto stärker wird es es spüren. Wenn die Schlussfolgerungen aus der Analyse der Ergebnisse von Quasarbeobachtungen richtig sind, sollte sich die Beschleunigung des freien Falls von Körpern aus verschiedenen Materialien um etwa 1 $\cdot$ $10^(–14)$ unterscheiden. Das ist 100-mal kleiner als das, was im Labor gemessen werden kann, aber groß genug, um Unterschiede in Experimenten wie STEP (Testing the Equivalence Principle in Space) aufzuzeigen.

In früheren Studien zu $\alpha $ haben Wissenschaftler die Inhomogenität des Universums vernachlässigt. Wie alle Galaxien ist unsere Milchstraße im Durchschnitt etwa eine Million Mal dichter als der Weltraum, dehnt sich also nicht mit dem Universum aus. 2003 berechneten Barrow und David F. Mota aus Cambridge, dass sich $\alpha$ innerhalb einer Galaxie anders verhalten könnte als in leeren Regionen des Weltraums. Sobald eine junge Galaxie kondensiert und während der Entspannung ins Gravitationsgleichgewicht kommt, wird $\alpha$ innerhalb der Galaxie konstant, ändert sich aber weiterhin außerhalb. Daher leiden Experimente auf der Erde, die die Persistenz von $\alpha$ testen, unter einer voreingenommenen Auswahl von Bedingungen. Wir müssen noch herausfinden, wie sich dies auf die Überprüfung des schwachen Äquivalenzprinzips auswirkt. Bisher wurden keine räumlichen Variationen von $\alpha$ beobachtet. Unter Berufung auf die Homogenität des CMB zeigte Barrow kürzlich, dass $\alpha $ zwischen Regionen der Himmelskugel mit einem Abstand von $10^o$ um nicht mehr als 1 $\cdot$ $10^(–8)$ variiert.

Wir müssen auf das Auftauchen neuer Daten und neuer Studien warten, die die Hypothese über die Änderung von $\alpha $ endgültig bestätigen oder widerlegen. Forscher haben sich auf diese Konstante konzentriert, einfach weil die Auswirkungen aufgrund ihrer Variationen leichter zu erkennen sind. Aber wenn $\alpha$ wirklich änderbar ist, dann müssen sich auch andere Konstanten ändern. In diesem Fall müssen wir zugeben, dass die inneren Mechanismen der Natur viel komplizierter sind, als wir dachten.

ÜBER DIE AUTOREN:
John Barrow (John D. Barrow) und John Web (John K. Webb) beschäftigten sich 1996 während eines gemeinsamen Forschungssemesters an der University of Sussex in England mit dem Studium physikalischer Konstanten. Dann erforschte Barrow neue theoretische Möglichkeiten zur Veränderung von Konstanten, und Web beschäftigte sich mit Beobachtungen von Quasaren. Beide Autoren schreiben Sachbücher und treten häufig in Fernsehsendungen auf.

Es gibt neue Bestätigungen, dass sich eine der wichtigsten Konstanten der modernen Physik im Laufe der Zeit verändert – und in verschiedenen Teilen des Universums auf unterschiedliche Weise.

http://www.popmech.ru/images/upload/article/const_1_1283782005_full.jpg

Ein Quasar ist eine punktförmige Strahlungsquelle, die sich durch eine extrem hohe Intensität und Variabilität auszeichnet. Quasare sind nach modernen Theorien die aktiven Zentren junger Galaxien, in deren Zentrum sich Schwarze Löcher befinden, die mit besonderem Appetit Materie aufnehmen.Warum ist das Universum so, wie es ist? Warum sind die Zahlenverhältnisse dimensionsloser Konstanten genau so, wie wir sie kennen? Warum hat der Raum drei erweiterte Dimensionen? Warum gibt es genau fundamentale Wechselwirkungen und nicht etwa fünf? Warum ist schließlich alles darin so ausbalanciert und präzise untereinander „eingepasst“? Heute ist die verbreitete Meinung, dass wir diese Fragen einfach nicht stellen könnten, wenn etwas anders wäre, wenn eine der Grundkonstanten anders wäre. Dieser Ansatz wird als anthropisches Prinzip bezeichnet: Würden die Konstanten anders in Beziehung gesetzt, könnten keine stabilen Elementarteilchen entstehen, hätte der Raum mehr Dimensionen, könnten die Planeten keine stabilen Umlaufbahnen einnehmen und so weiter. Mit anderen Worten, das Universum hätte nicht entstehen können – und noch mehr, intelligente Organismen wie Sie und ich hätten sich nicht entwickeln können. (Mehr über das anthropische Prinzip wird im Artikel „Das humanitäre Universum“ beschrieben.) Im Allgemeinen sind wir einfach am richtigen Ort erschienen – an dem einzigen, wo wir erscheinen konnten. Und vielleicht zur richtigen Zeit, wie eine aktuelle hochkarätige Studie über eine der fundamentalen physikalischen Konstanten belegt. Die Rede ist von der Feinstrukturkonstante, einer dimensionslosen Größe, die aus keiner Formel abgeleitet werden kann. Sie wird empirisch als Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit eines Elektrons (befindet sich auf dem Bohr-Radius) zur Lichtgeschwindigkeit ermittelt und beträgt 1/137,036. Es charakterisiert die Kraft der Wechselwirkung elektrischer Ladungen mit Photonen. Obwohl sie als Konstante bezeichnet wird, diskutieren Physiker seit Jahrzehnten darüber, wie konstant diese Konstante tatsächlich ist. Sein etwas "korrigierter" Wert für verschiedene Fälle könnte bestimmte Probleme in der modernen Kosmologie und Astrophysik lösen. Und mit dem Aufkommen der Stringtheorie neigen viele Wissenschaftler im Allgemeinen zu der Annahme, dass andere Konstanten möglicherweise nicht so konstant sind. Änderungen in der Feinstrukturkonstante könnten indirekt auf die reale Existenz zusätzlicher gefalteter Dimensionen des Universums hinweisen, was in der Stringtheorie unbedingt erforderlich ist. All dies spornte die Suche nach Beweisen – oder Widerlegungen – an, dass die Feinstrukturkonstante an anderen Punkten im Raum und (oder) der Zeit anders sein könnte. Glücklicherweise kann man zu seiner Auswertung ein so zugängliches Werkzeug wie die Spektroskopie verwenden (die Feinstrukturkonstante wurde gerade eingeführt, um spektroskopische Beobachtungen zu interpretieren), und um „in die Vergangenheit zu schauen“, reicht es aus, ferne Sterne zu betrachten . Zunächst schienen Experimente die Möglichkeit von Änderungen dieser Konstante zu widerlegen, aber als die Instrumente ausgefeilter wurden und es möglich war, ihren Wert auf größere Entfernungen und mit größerer Genauigkeit abzuschätzen, tauchten immer mehr interessante Beweise auf. 1999 analysierten beispielsweise australische Astronomen unter der Leitung von John Webb (John Webb) die Spektren von 128 entfernten Quasaren und zeigten, dass einige ihrer Parameter durch eine allmähliche Zunahme der Feinstrukturkonstante in den letzten 10-12 Milliarden Jahren erklärt werden können . Diese Ergebnisse waren jedoch sehr umstritten. Nehmen wir an, ein Werk aus dem Jahr 2004 zeigte dagegen keine merklichen Veränderungen. Und erst neulich machte derselbe John Webb einen neuen sensationellen Bericht – seine neue Arbeit wurde von einigen Experten als „Entdeckung des Jahres“ in der Physik bezeichnet. Zuvor, Ende der 1990er Jahre, arbeiteten Webb und Kollegen mit dem Keck-Observatorium auf Hawaii zusammen und beobachteten Quasare auf der nördlichen Himmelshalbkugel. Dann kamen sie zu dem Schluss, dass die Feinstrukturkonstante vor 10 Milliarden Jahren etwa 0,0001 kleiner war und seither etwas „erwachsen“ ist. Nachdem sie nun mit dem VLT-Teleskop des ESO-Observatoriums in Chile gearbeitet und 153 Quasare der südlichen Hemisphäre beobachtet haben, kamen sie zu denselben Ergebnissen, aber ... mit umgekehrtem Vorzeichen. Die Feinstrukturkonstante „nach Süden“ war vor 10 Milliarden Jahren um 0,0001 höher und hat sich seitdem „abgenommen“. Diese Unterschiede, die von Forschern als "australischer Dipol" bezeichnet werden, sind statistisch hochgradig signifikant. Und vor allem können sie die grundlegende Asymmetrie unseres Universums bezeugen, die sowohl räumlich als auch zeitlich zu beobachten ist. Um auf das anthropische Prinzip zurückzukommen, mit dem wir begonnen haben, können wir sagen, dass wir nicht nur an einem idealen Ort, sondern auch zu einer idealen Zeit geboren wurden.

Laut PhysicsWorld

Die benannte Fundamentalkonstante der Mikrowelt: α ≈ 1/137 wurde in den 1920er Jahren von Arnold Sommerfeld in die Physik eingeführt, um die experimentell gefundenen Energieunterniveaus in den Emissionsspektren von Atomen zu beschreiben. Seitdem wurden viele andere Manifestationen des gleichen konstanten Verhältnisses in verschiedenen Phänomenen offenbart, die mit den Wechselwirkungen von Elementarteilchen verbunden sind. Führende Physiker dieser Zeit erkannten nach und nach die Bedeutung dieser Zahl, sowohl in der Welt der Elementarteilchen als auch im Allgemeinen - in der Struktur unseres Universums. Aus dieser Sicht genügt es zu sagen, dass alle Haupteigenschaften und Merkmale von Mikroweltobjekten: die Größe der Elektronenbahnen in Atomen, die Bindungsenergien (sowohl zwischen Elementarteilchen als auch Atomen) und damit alle physikalischen und chemischen Eigenschaften der Materie, werden durch den Wert dieser Konstanten bestimmt. In Zukunft konnte mit der genannten Konstante eine sehr effektive formale Theorie entwickelt werden - die moderne Quantenelektrodynamik (QED), die die quantenelektromagnetische Wechselwirkung mit fantastischer Genauigkeit beschreibt.

Aus dem Vorhergehenden kann man die Wichtigkeit der Aufgabe abschätzen, die physikalische Bedeutung und den kausalen Mechanismus für die Entstehung dieser Konstante zu klären, die in der Physik seit ihrer Entdeckung eine offene Frage ist. In der Sprache der Theoretiker bedeutet die Lösung dieses Problems: den Anfangsbegriff der Entstehung der benannten Konstante zu benennen, auf deren Grundlage man durch aufeinanderfolgende Berechnungen zu ihrem experimentell festgestellten Wert gelangen kann. Die Bedeutung der gestellten Frage lässt sich an der scherzhaften Aussage des weltberühmten Physikers Wolfgang Pauli ablesen: „Wenn ich sterbe, frage ich als Erstes den Teufel, was bedeutet die Feinstrukturkonstante?“ Nun, Richard Feynman betrachtete die bloße Existenz dieser mysteriösen Zahl als „einen Fluch für alle Physiker“ und riet guten Theoretikern, „sie an die Wand zu hauen und immer darüber nachzudenken“!

Die gestellte Frage hat vor allem deshalb eine solche Bedeutung erlangt, weil die genannte Konstante in direktem Zusammenhang mit dem Problem steht, das physikalische Wesen der Elementarteilchen zu verstehen, da sie nicht getrennt von ihnen, sondern als ihre tiefe Eigenschaft erscheint. Viele Physiker versuchen daher seit vielen Jahren, dieses größte Problem mit unterschiedlichen Ansätzen und Methoden zu lösen. Doch bisher blieben alle ihre Bemühungen erfolglos.

Was schlägt der Autor vor? Er konnte entdecken, dass die Lösung des "Rätsels des 20. Jahrhunderts" tatsächlich in unseren Lehrbüchern und in bekannten Formeln rund um Wellen zu finden ist, wenn auch nur sorgfältig berechnet! Das bedeutet, dass α eine klassische Wellenkonstante ist. Aber wir müssen Sie warnen, dass die einfachste Erklärung eines Rätsels verwirrend sein kann, wenn wir zunächst nicht geneigt sind, dem zuzuhören, was uns angeboten wird. Die vorgestellte Lösung des Problems ist erfahrungsgemäß für viele Spezialisten nur sehr schwer nachvollziehbar, obwohl niemand die Richtigkeit des Ergebnisses bestreitet!

Was ist der Grund für diese Schwierigkeit? Leider haben die führenden modernen Theoretiker, zu sehr von formalen mathematischen Theorien hingerissen (die zunächst als vorübergehende Kompromissoption angesehen wurden), die Existenz des ungelösten grundlegenden Dilemmas "Teilchen - Wellen" in der Physik bereits vergessen. Infolgedessen ist es schwierig, einen Physiker zu treffen, der vom Ansatz des Autors nicht überrascht wäre, ein Teilchen als eine lokalisierte stehende Welle darzustellen (obwohl dies offiziell aufgrund des gleichen ungelösten Dilemmas durchaus akzeptabel ist). Und das, obwohl die unbestrittenen Autoritäten der Naturwissenschaften längst zu einem ähnlichen Schluss gekommen sind: Einstein, Schrödinger, Heisenberg und andere unter dem Druck gewichtiger Argumente.

Die vorgelegte Arbeit und das erzielte Ergebnis können nach Meinung des Autors ein ernstzunehmender Hinweis auf die Richtigkeit der Überzeugungen der Koryphäen der Physik sein. Aber diese Schlussfolgerung wurde einmal hartnäckig von der Mehrheit der Stimmen der Kollegen ignoriert (da es nicht möglich war, die notwendigen Ergebnisse zu erhalten, die die Richtigkeit dieser Schlussfolgerung bestätigten). Als Konsequenz ging die Forschung auf diesem Gebiet der theoretischen Physik in eine ineffiziente Richtung. Die vorgeschlagene Lösung könnte der Schlüssel zur Enthüllung der physikalischen Essenz von Elementarteilchen sein und damit einen klaren Weg zur Beschreibung der Mikrowelt als Alternative zu modernen formalen phänomenologischen Theorien eröffnen. Das entscheidende Wort gehört hier jedoch tief denkenden Experten – Theoretikern, von denen wir hoffen, dass sie mit Sicherheit gefunden werden und eine objektive Bewertung der präsentierten Arbeit abgeben.

Es wurde festgestellt, dass sich die mit dem griechischen Buchstaben α bezeichnete Feinstrukturkonstante seit dem Urknall räumlich und zeitlich verändert hat. Diese Entdeckung wurde von Spezialisten, die nicht an der Arbeit beteiligt waren, bereits als "Neuigkeit des Jahres in der Physik" bezeichnet. Wenn diese Tatsache zutrifft, dann würde dies eine Verletzung des Grundprinzips von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie bedeuten.

Gleichzeitig kann die Art der Asymmetrie der Feinstrukturkonstante Wissenschaftlern helfen, eine einheitliche Theorie der Physik zu erstellen, die die vier grundlegenden Wechselwirkungen (Schwerkraft, Elektromagnetismus sowie starke und schwache Kernkräfte) beschreibt, sowie die Natur besser zu verstehen unseres Universums.

Die Feinstrukturkonstante α ist dimensionslos, etwa gleich 1/137. Es wurde erstmals 1916 vom deutschen Physiker Arnold Sommerfeld beschrieben. Er interpretierte es als das Verhältnis der Geschwindigkeit eines Elektrons auf der ersten Kreisbahn im Bohr-Atommodell (das ist das einfachste Modell des Atoms, in dem sich Elektronen um einen positiv geladenen Kern bewegen, wie Planeten um die Sonne) auf Lichtgeschwindigkeit. In der Quantenelektrodynamik charakterisiert die Feinstrukturkonstante die Stärke der Wechselwirkung zwischen elektrischen Ladungen und Photonen. Sein Wert kann theoretisch nicht vorhergesagt werden und wird auf der Grundlage experimenteller Daten eingeführt. Die Feinstrukturkonstante ist einer der zwanzig „äußeren Parameter“ des Standardmodells in der Teilchenphysik, und es gibt einige theoretische Hinweise darauf, dass sie sich ändern könnte.

John Webb, Victor Flambaum und ihre Kollegen von der University of New South Wales suchen seit 1998 nach Anzeichen für eine Änderung von α, indem sie die Strahlung entfernter Quasare untersuchen. Diese Strahlung reiste Milliarden von Jahren durch Gaswolken zur Erde. Ein Teil davon wurde bei bestimmten Wellenlängen absorbiert, woraus man Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung von Wolken ziehen und daraus bereits vor Milliarden Jahren die Feinstrukturkonstante bestimmen kann. Laut australischen Forschern, die Objekte auf der Nordhalbkugel untersuchten, lag dieser Wert früher um 1/100.000 niedriger als heute. Dieses vor einigen Jahren erzielte Ergebnis wurde nicht von allen Physikern akzeptiert.

Nach der Analyse von 153 Quasaren am Himmel der südlichen Hemisphäre mit dem VLT-Teleskop in Chile fanden Wissenschaftler heraus, dass die Feinstrukturkonstante vor Milliarden von Jahren um 1/100.000 größer war als heute.

Diese als „australischer Dipol“ bezeichnete Asymmetrie wird mit einer Genauigkeit von 4 Sigma bestimmt, was bedeutet, dass es nur eine Wahrscheinlichkeit von 1 zu 15.000 gibt, dass dieses Ergebnis falsch ist. Die räumliche Variation von α ist ein Beweis dafür, dass die elektromagnetische Wechselwirkung das Einsteinsche Äquivalenzprinzip verletzt, wonach die Feinstrukturkonstante gleich sein muss, egal wo und wann sie gemessen wird.

Wim Ubachs, ein Spektroskopiker von der Universität Amsterdam (Niederlande), nannte die Arbeit australischer Physiker „die Neuigkeit des Jahres in der Physik“ und fügte hinzu, dass sie „dem Problem eine neue Wendung gibt“.

Die Feinstrukturkonstante und andere grundlegende Parameter werden durch die Massen und Energien der Elementarteilchen bestimmt, einschließlich derer, aus denen Dunkle Materie besteht. Wenn sich diese Konstanten ändern, kann das Verhältnis der Häufigkeit von normaler Materie, dunkler Materie und dunkler Energie in verschiedenen Teilen des Universums unterschiedlich sein. Dies könnte als zusätzliche Anisotropie im kosmischen Mikrowellenhintergrund oder als Asymmetrie in der Expansionsrate des Universums angesehen werden.

Der faszinierendste Aspekt dieser Entdeckung hängt mit dem sogenannten "anthropischen Prinzip" zusammen, das wie folgt lautet: "Wir sehen das Universum so, wie es ist, weil nur in einem solchen Universum ein Beobachter, eine Person, entstanden sein könnte." Das heißt, aus dem anthropischen Prinzip folgt, dass fundamentale Konstanten Werte haben, die es Materie und Energie ermöglichen, in Form von Sternen, Planeten und unserem eigenen Körper zu sein. Wenn sich α über Zeit und Raum ändert, ist es möglich, dass wir unsere Existenz einem besonderen Ort und einer bestimmten Zeit im Universum verdanken.