Reprezentare grafică a discului de acreție a unui quasar (ULAS J1120+0641) alimentat de o gaură neagră super-masivă cu o masă de 2 miliarde ori mai mare decât cea a Soarelui
Măsurători ale aşa-numitei constante a structurii fine prin folosirea datelor care provin de la quasari (quasi-stellar object) îndepărtaţi ar arăta că aceasta constantă este... variabilă. Ba, mai mult, că universul ar avea o direcţie privilegiată. Dacă va fi confirmată aceasta măsurătoare, va zgudui din temelii fizica modernă.
Trăim într-un univers în care au fost descoperite patru forţe fundamentale: cea electromagnetică, cele nucleare: slabă şi puternică, şi forţa gravitaţională (care, în fapt, nici nu este forță, conform relativității generale). Dintre acestea cea mai bine cunoscută este forţa electromagnetică – cea care stă, de exemplu, la baza structurii atomilor, întrucât „ține” electronii în orbite în jurul nucleelor.
Intensitatea interacţiunii electromagnetice este caracterizată de aşa-numita constantă a structurii fine, un număr fără dimensiuni în care intră viteza luminii, constanta lui Planck şi sarcina electronului. Se credea că aceasta constantă este cu adevărat o constantă – adică este la fel peste tot în univers şi a avut aceeaşi valoare de-a lungul evoluţiei universului de la Big Bang, de acum circa 13.8 miliarde de ani.
Recent însă analiza unor date care provin de la quasari îndepărtaţi i-a dus pe oamenii de ştiinţă la o descoperire extrem de interesantă (dacă va fi confirmată): aceasta constantă nu este o constantă, ci variază – având o direcţie privilegiată în univers.
Un quasar este un nucleu galactic activ îndepărtat, care emite enorme cantități de energie în mare parte sub formă de radiaţie electromagnetică. În centrul quasarilor se află, cred oamenii de ştiinţă, enorme găuri negre care „consumă” materia din jurul lor, ceea ce duce tocmai la formarea şi emiterea unei radiaţii extrem de intense.
Un grup de cercetători din Australia, de la UNSW, din Sidney, condus de John Webb, a analizat spectre de radiaţie electromagnetică care provin de la quasari situaţi la distanţe de 13 miliarde ani-lumină, publicând rezultatele în revista Science Advances.
Aceşti quasari s-au format la aproximativ 800 de milioane de ani după Big Bang – deci au luat naştere la începutul vieţii universului, şi studiul lor ne dă informaţii despre cum era universul în acea epocă, inclusiv constanta structurii fine, care stă la baza spectrelor electromagnetice măsurate.
Cercetătorii australieni au măsurat constanta structurii fine folosind deplasarea spre roşu a quasarilor, combinând mai multe date într-o unică analiză. Au observat astfel că această constantă ar fi avut valori diferite în trecut, dar şi că aceste valori ar depinde de direcţia în care se efectuează măsurătoarea. Deci din punct de vedere electromagnetic universul nu ar fi izotrop, ci ar avea o direcţie privilegiată, un fel de dipol.
Constanta structurii fine ar avea o valoare mai mare la limita unor quasari, pe urmă această valoare scade în direcţia opusă. Se pare că rezultate asemănătoare au fost obţinute de către un grup american care a măsurat însă raze X emise de galaxii şi grupări de galaxii aflate la mare distanță faţă de noi – şi în acest există o direcţie privilegiată care, mai mult, ar coincide cu cea măsurată de grupul australian care a analizat quasarii.
Dacă această descoperire va fi confirmată, ar reprezenta o mare revoluţie în fizică, întrucât la baza actualului model stă ipoteza conform căreia universul este izotrop, şi constanta structurii fine ar fi o constantă de la Big Bang până în prezent în orice punct al universului.
Cercetătorii au nevoie de măsurători noi care să confirme sau nu aceste rezultate cu adevărat incredibile, care ar putea avea de-a face cu însăşi structura spaţiului şi a timpului în univers şi cu o teorie a gravitaţiei cuantice – tocmai cea care ar trata spaţiul şi timpul ca fiind compuse din „atomi” de spaţiu şi timp, precum materia este compusă din particule. Ba mai mult, dacă universul ar avea o direcţie privilegiată, implicaţiile ar fi extrem de profunde şi multe lucruri s-ar putea schimba în modul în care privim naşterea şi evoluţia universului însuşi.
