弥漫在过去宇宙中的元素在其吸收的光线上留下了与精细结构常数相关的印记,物理学家从而相信在过去的100亿年里基本常数α固定不变。
常数在物理学家看来,指的是假定在宇宙中何时何地都固定不变的可度量的数值,比如真空中的光速(记为c)。这里有一个小细节,c的数值取决于所选的单位制(c是速度,故为距离与时间之比)。但是,通过组合几个常数,可以得到一个在任何单位制中数值都一样的新常数。电磁力涉及的精细结构常数(记为α)就是如此。
自然界的基本常数真的在时间中不变吗?有些物理模型,例如弦论,就对此表示怀疑。定义原子中电子的能级时,会使用常数α,所以当元素吸收光时就会涉及常数α。大爆炸40亿年后,恒星的形成达到巅峰。大部分天然元素的原子核都诞生于恒星核心,并被抛向宇宙。朝向类星体的视线方向上一般都有足够多的元素,使得类星体的光永远受到α作用下的电磁相互作用的影响。
天文学家利用“月亮”(Kueyen)望远镜的大镜片(直径8.2米)收集类星体的光,“月亮”望远镜是安装在智利帕瑞纳山山顶的四架甚大望远镜之一。随后,他们利用性能极佳的紫外光及可见光阶梯光栅摄谱仪(UVES)精确分析原子吸收光而留下的痕迹,发现常数α的值在过去的100亿年里一直保持不变。因此,弦论的质疑需要其他证据才能证实了。
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超新星遗迹E0102,精细结构常数在其中发挥着最重要的作用。该图制作于2009年,由哈勃空间望远镜在可见光波段中拍摄的图像和钱德拉(Chandra)空间望远镜在X射线波段中拍摄的图像合并而得。