기본 상수의 시간 변동

Time-variation of fundamental constants

물리 상수라는 용어는 실험 시간이나 장소와 무관한 실험 측정 대상 물리량의 개념을 나타냅니다.따라서 "물리적 상수"의 항상성(불변성)은 실험 검증의 대상이 된다.

1937년 폴 디락은 중력 상수나 미세 구조 상수와 같은 물리 상수는 [1]우주의 나이에 비례하여 시간이 지남에 따라 변화할 수 있다고 추측했다.그 이후 실시된 실험은 시간 의존성에 대한 상한을 설정했다.여기에는 미세 구조 상수, 중력 상수 및 양자 대 전자 질량비가 관련되며, 이 [2]모든 것에 대해 시간 의존성에 대한 시험을 개선하려는 지속적인 노력이 있다.

이러한 기본 상수의 불변성은 현재 알려진 물리 법칙의 중요한 초석입니다; 물리 법칙의 시간 독립의 전제는 에너지 보존의 전제와 연관되어 있습니다. 그래서 어떤 변이의 발견은 이전에 알려지지 [3]않은 힘의 법칙의 발견을 암시할 것입니다.

좀 더 철학적인 맥락에서, 이러한 양이 일정하다는 결론은 왜 그들이 "세밀하게 조정된 우주"로 보이는 곳에서 그들이 하는 특정한 가치를 가지고 있는지에 대한 의문을 제기하는 반면, 그들의 알려진 가치는 우리가 그것들을 [4]측정하게 되는 현재의 시대의 우연일 뿐이라는 것을 의미할 것이다.

치수

상세 정보:측정 시스템 및 자연 단위

단일 차원 물리 상수의 제안된 변화율(또는 그 결여)을 단독으로 논의하는 것은 문제가 있다.그 이유는 단위계의 선택이 임의로 어떤 물리 상수를 기본으로 선택할 수 있기 때문에 어떤 상수가 변화하고 있는지에 대한 문제가 [5][6][7]단위 선택의 예술적인 요소가 되기 때문이다.

예를 들어, SI 단위에서 빛의 속도는 1983년에 정의된 값이 지정되었습니다.따라서 1983년 이전에는 SI 단위로 빛의 속도를 실험적으로 측정하는 것이 의미가 있었지만 지금은 그렇지 않다.물리적 상수의 불변성에 대한 테스트는 이 문제를 피하기 위해 무차원 양, 즉 유사한 차원의 양 사이의 비율을 조사한다.물리적 상수의 변화는 관측적으로 구별할 수 없는 우주를 만든다면 의미가 없다.예를2 들어, 광속의 "변화"는 기본 전하 e에 해당하는 "변화"가 수반되어 비율 e:c([8]미세 구조 상수)가 변경되지 않으면 의미가 없다.

자연 단위는 기본 상수에 전적으로 기반을 둔 단위 체계입니다.이러한 시스템에서는 단위 정의에 사용되지 않는 특정 수량을 측정하는 것이 중요합니다.예를 들어 스토니 단위에서는 소전하를 e=1로 설정하고, 플랑크 상수를 θ137.03으로 측정하며, 플랑크 단위에서는 소전하를 θ=1로 설정하고, 소전하를 θ137.1/203으로 측정한다.2019년 SI 베이스 유닛의 재정의는 모든 SI 베이스 유닛을 기본 물리 상수로 표현하여 SI 시스템을 자연 단위 시스템으로 효과적으로 변환한다.

미세 구조 상수

1999년 퀘이사 관측에 기초한 미세구조 상수의 시간 변동에 대한 증거가 발표되었지만[9] CH 분자에 기초한 훨씬 더 정밀한 연구는 [10][11]어떠한 변화도 발견하지 못했다.실험실 측정에 기초한 시간 변동에 대한 연간 상한 10이−17 [12]2008년에 발표되었다.초대형 망원경(VLT)에 적용된 AI 분석 방법을 사용하여 불과 8억 년 전의 우주의 퀘이사를 관찰한 결과, 3.3. 에서 [13]무변동 모델보다 선호되는 공간적 변화가 발견되었습니다.

α 0 = fr 0 c h \ \ = { { 2 } { 2 \ 0 ch } α α α 、 - - 、 - - - - - - - - - - α the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the

빛의 속도

주요 기사:가변 광속

중력 상수

중력 상수 G는 정밀하게 측정하기 어려우며, 2000년대 상반된 측정으로 인해 2015년 [14]논문에서 G의 값의 주기적 변동에 대한 논란이 일고 있다.반면에 그것의 가치 정밀에 알려지지 않은 하지만은 그 우주의 먼 과거에 일어났던 Ia형 초신성 관찰을 가능성이 가정은,'물리학 이 사건에 깊게 연루되어는 것이 보편적인 것과 쌍 미만 10−10의 매년 G˙/G{\displaystyle{\dot{G}}/에 대한 상한을 허용하고 있다.g지난 90억 [15]년 동안}을(를) 사용했어요 / （ \ { G } / G 는 중력 상수의 시간 변화( G \ { )를 G로 나눈 값입니다.

차원량으로서 중력 상수의 값과 가능한 변동은 단위 선택에 따라 달라진다. 예를 들어 플랑크 단위에서, 그 값은 정의상 G = 1로 고정된다.G의 시간 변동에 대한 의미 있는 테스트는 예를 들어 두 전자 사이의 정전력에 대한 중력의 비율을 통해 차원 없는 양을 얻기 위해 비중력과의 비교가 필요하며, 이는 다시 차원 없는 미세 구조 상수와 관련이 있다.

양성자 대 전자 질량비

2012년 먼 [16][17]은하에서 메탄올을 관찰한 결과 양성자 대 전자 질량비 변화의 상한선은 70억 년(또는−16 연간 10) 동안 10으로 설정되었다−7.

우주 상수

상세 정보:우주 상수, 진공 에너지 및 암흑 에너지

우주론적 상수는 진공의 에너지 밀도를 측정하는 것입니다.그것은 1990년대에 처음 측정되었고 양수 값을 가진 것으로 밝혀졌다.현재(2015년 기준) 플랑크 [18]단위로 10으로 추정된다−122.그 우주 상수의 시간과 공간에 가능한 변화 관찰지만, 플랑크 단위계에서, 그것의 측정 값은 도발적으로 가까운 우주의 나이의 역수에 제곱, Λ ≈ T−2을 받고 있는 순응하지 않고 있다.배로와 쇼에 Λ 있는 필드 수정된 이론은 va.로 진화하겠다고 제안했다루는 우주의 [19]역사를 통틀어 δ~T로−2 남아 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ P.A.M. Dirac (1938). "A New Basis for Cosmology". Proceedings of the Royal Society A. 165 (921): 199–208. Bibcode:1938RSPSA.165..199D. doi:10.1098/rspa.1938.0053.
  2. ^ CODATA 기초 물리 상수의 권장 값: 2010년"(2012년 3월 15일) : "상수의 가능한 시간 변동은 실험 및 이론 연구의 활성 분야이지만, 2010년 권장 값의 기초가 되는 데이터와 관련된 관측된 변동은 없다. 예를 들어, 재연수를 참조한다."우잔(2011년)과 치바(2011년)의 리뷰.기타 참고 자료는 FCDC 서지 데이터베이스(physics.nist.gov/constantsbib에서 '시간 변동' 또는 '시간 변동' 키워드를 사용하여 찾을 수 있다.
  3. ^ "공간 및/또는 시간의 상수는 물질과 결합하는 거의 질량이 없는 장의 존재를 반영할 것입니다.이는 자유낙하의 보편성을 침해하는 결과를 초래할 것이다.따라서 중력과 일반상대성이론의 타당성 영역에 대한 이해에 있어 항상성을 테스트하는 것이 가장 중요하다." Uzan(2011)
  4. ^ Uzan(2011), 7장: "왜 상수는 정의로운가?": "기본 상수의 수치 값은 나타나는 자연의 법칙에 의해 결정되지 않는다.사람들은 왜 그들이 우리가 관찰하는 가치를 가지고 있는지 의아해 할 수 있다.특히, 많은 저자들이 지적했듯이 (아래 참조) 자연의 상수는 미세 조정된 것으로 보인다 [Leslie (1989)].많은 물리학자들은 이 미세조정을 해명을 요구하는 설명으로 받아들이고 있으며, 따라서 호일[1965]은 '물리학에 나타나는 기묘한 차원 없는 숫자에 대해 약간의 호기심을 가져야 한다'고 썼다.'"
  5. ^ Duff, M. J. (2014). "How fundamental are fundamental constants?". Contemporary Physics. 56 (1): 35–47. arXiv:1412.2040. doi:10.1080/00107514.2014.980093. hdl:10044/1/68485. S2CID 118347723.
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  8. ^ Barrow, John D. (2002), The Constants of Nature; From Alpha to Omega - The Numbers that Encode the Deepest Secrets of the Universe, Pantheon Books, ISBN 0-375-42221-8 α와 같은 순수한 숫자가 세상을 정의하는 방식에서 우리가 배우는 중요한 교훈은 세상이 다르다는 것이다.우리가 미세구조 상수라고 부르고 α로 나타내는 순수한 숫자는 전자 전하, e, 빛의 속도, c, 그리고 플랑크의 상수 h의 조합이다. 처음에 우리는 빛의 속도가 더 느린 세상은 다른 세상이 될 것이라고 생각할지도 모른다.하지만 이건 실수야만약 c, h, e가 모두 변경되어 물리 상수 표에서 찾을 때 미터법(또는 다른) 단위의 값이 다르지만 α의 값은 그대로 유지된다면, 이 새로운 세계는 관찰적으로 우리의 세계와 구별할 수 없을 것이다.세계의 정의에서 중요한 것은 자연의 무차원 상수의 가치뿐이다.모든 질량의 값이 두 배로 증가하면 모든 질량의 비율로 정의되는 순수는 변하지 않기 때문에 알 수 없습니다."
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