(Jim Foley/Getty Images) Wissenschaftler haben Beweise dafür gefunden, dass eine grundlegende physikalische Konstante, die zur Messung des Elektromagnetismus zwischen geladenen Teilchen verwendet wird, tatsächlich eher sein kann In konstant, gemäß Messungen von a Quasar etwa 13 Milliarden Lichtjahre entfernt.
Elektromagnetismus ist einer davon vier Grundkräfte die neben der Schwerkraft alles in unserem Universum zusammenhalten, schwache Atomkraft und starke Atomkraft. Die Stärke der elektromagnetischen Wechselwirkung zwischen Elementarteilchen wird mit Hilfe der sogenannten Feinstrukturkonstante berechnet.
Allerdings deuten die neuen Messwerte – zusammen mit anderen Messwerten aus separaten Studien – auf winzige Abweichungen in dieser Konstante hin, die enorme Auswirkungen darauf haben könnten, wie wir alles um uns herum verstehen.
Die neuesten Daten zeigen auch, dass das Universum möglicherweise zuvor verborgene „Nord“- und „Süd“-Peilungen hatte, eine definitive Richtung, auf die diese Variationen des Elektromagnetismus abgebildet werden können.
„[Die neue Studie] scheint die Idee zu unterstützen, dass es im Universum eine Richtungsabhängigkeit geben könnte, was in der Tat sehr seltsam ist.“ sagt der Astrophysiker John Webb , von der University of New South Wales (UNSW) in Australien. „Das Universum ist also in seinen physikalischen Gesetzen möglicherweise nicht isotrop – statistisch gesehen ist es in allen Richtungen gleich.“
„Aber tatsächlich könnte es im Universum eine Richtung oder Vorzugsrichtung geben, in der sich die Gesetze der Physik ändern, aber nicht in der senkrechten Richtung.“ Mit anderen Worten: Das Universum hat in gewisser Weise eine Dipolstruktur.“
Die elektromagnetische Kraft, die uns umgibt, spielt eine entscheidende Rolle bei der Bindung von Elektronen an Kerne im Inneren von Atomen – ohne sie würde die Materie einfach zerfallen. Es versorgt uns mit sichtbarem Licht und ist der Hauptgrund dafür, dass Elektrizität so funktioniert.
Verwendung von Bildern und Daten, die von der erfasst wurden Sehr großes Teleskop (VLT) in Chile konnte das Forschungsteam diese Kraft so messen, wie sie im Universum aufgetreten wäre, als es viel jünger war und seinen Anfängen näher stand.
Die Daten erfordern weitere Tests und Verifizierungen, aber das Team sagt, dass die aktuellen Ergebnisse eine merkwürdige Frage aufwerfen: ob die Idee da ist Es handelt sich um ein „Goldlöckchen“-Gleichgewicht fundamentaler Kräfte – einfach perfekt, damit Leben existieren kann – gilt tatsächlich im gesamten Universum.
„Wenn man alle Daten zusammennimmt, scheint der Elektromagnetismus mit zunehmender Entfernung allmählich zuzunehmen, während er in die entgegengesetzte Richtung allmählich abnimmt.“ sagt Webb .
„In anderen Richtungen im Kosmos bleibt die Feinstrukturkonstante genau das – konstant.“ „Diese neuen sehr weit entfernten Messungen haben unsere Beobachtungen weiter vorangetrieben als jemals zuvor.“
Diese Idee der Direktionalität im Universum wurde von unabhängigen Forschern in den USA unterstützt, die sich mit der Untersuchung beschäftigt haben Natur der Röntgenstrahlen . Sie haben auch eine kosmische Ausrichtung gefunden, die zufällig in die gleiche Richtung weist wie die, die das UNSW-Team entdeckt hat.
Was dies für die Physik im weiteren Sinne bedeutet, lässt sich noch nicht sagen. Die Ergebnisse sind auf jeden Fall eine weitere Untersuchung wert und bedeuten das Große einheitliche Theorie - die Suche nach einer einigenden Kraft, die Elektromagnetismus sowie schwache und starke Kernkräfte miteinander verbinden kann - muss möglicherweise sogar für eine Weile zurückgestellt werden.
In der Tat, Forschung letztes Jahr veröffentlicht legt nahe, dass es möglicherweise eine fünfte Grundkraft gibt, die berücksichtigt werden muss. Je weiter wir in das Universum blicken und je mehr wir entdecken, desto komplexer und seltsamer scheint alles zu werden.
'Unser Standardmodell „Die Kosmologie basiert auf einem isotropen Universum, das statistisch gesehen in allen Richtungen gleich ist.“ sagt Webb . „Dieses Standardmodell selbst basiert auf Einsteins Gravitationstheorie, die ihrerseits ausdrücklich die Konstanz der Naturgesetze voraussetzt.“
„Wenn sich herausstellt, dass solche Grundprinzipien nur gute Annäherungen sind, sind die Türen für einige sehr aufregende, neue Ideen in der Physik geöffnet.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte .