「太陽の双子」は宇宙の一貫性を明らかにする

時には私たちはしなければならない 私たち自身の惑星を理解するために天に目を向けてください。 17 世紀、惑星が太陽の周りを楕円軌道で移動するというヨハネス ケプラーの洞察は、地球の潮汐を決定する力である重力のより深い理解につながりました。 19 世紀、科学者は太陽光の色を研究しました。太陽光の特徴的な特性は、星を構成する原子の量子構造と、私たちの周りのすべての物質を明らかにするのに役立ちました。 2017 年、重力波の検出により、地球上の金、プラチナ、およびその他の重元素の多くが中性子星の衝突で形成されたことが示されました。

マイケル・マーフィーは、この伝統に従ってスターを研究しています。 オーストラリアのスウィンバーン工科大学の天体物理学者であるマーフィーは、温度、サイズ、元素含有量が太陽に似ている星、いわゆる「太陽の双子」から放出される光の色を分析しています。 彼は、陽子と電子を引き付けて原子を形成し、その後分子に結合して他のほとんどすべてを形成する電磁気力の性質について、それらの特性が明らかにすることを知りたいと考えています。

特に、彼は、この力が宇宙全体、または少なくともこれらの星の間で一貫して作用するかどうかを知りたがっています. 最近の論文では の 化学、マーフィーと彼のチームは、スターライトを使用して、電磁力の強さを設定する数値である微細構造定数として知られているものを測定しました。 「星を互いに比較することで、それらの基本的な物理学が異なるかどうかを知ることができます」とマーフィーは言います。 もしそうなら、それは私たちが宇宙論を理解する方法に何か問題があることを示唆しています.

標準モデルとして知られる標準物理理論では、真空中の光速や電子の質量などの定数と同様に、この定数はどこでも同じであると想定しています。 多くの設定で微細構造定数を測定することにより、マーフィーはこの仮定に挑戦しています。 彼が矛盾を見つけた場合、研究者が標準モデルを修正するのに役立つ可能性があります. 彼らは、暗黒物質の存在を説明していないため、標準モデルが不完全であることをすでに知っています.

この定数を理解するには、重力と同様に電磁力を考えてみてください、とマーフィーは言います。 物体の重力場の強さは、その質量に依存します。 しかし、それはまた、 G、オブジェクトに関係なく同じままである重力定数。 同様の数学的法則が、2 つの荷電物体間の電磁力を決定します。 この 2 つは、電荷と互いの距離に基づいて、互いに引き付けたり反発したりします。 しかし、その力は、オブジェクトに関係なく同じままである数 (微細構造定数) にも依存します。

これまでのすべての実験は、私たちの宇宙では、その定数が 0.0072973525693 に等しく、不確実性が 10 億分の 1 未満であることを示しています。 しかし、物理学者はこの数字が完全にランダムに見えるため、長い間謎と考えてきました。 物理学理論の他の部分では、なぜそれがこの値であるか、したがって電磁界がなぜその強さであるかを説明していません。 その名前に「定数」という言葉があるにもかかわらず、物理学者は、微細構造定数が宇宙のどこでも常に同じ値を持っているかどうかも知りません。 物理学者のリチャード・ファインマンは、それを「何の理解もなしに私たちにもたらされる魔法の数」と表現したことで有名です。 マーフィーは次のように述べています。