Учёные ЛЭТИ выяснили, что законы физики не меняются даже вдали от центра Галактики

Учёные из Физико-технического института имени Иоффе, Петербургского института ядерной физики имени Константинова и Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» установили, что фундаментальные свойства материи остаются неизменными в масштабах диска нашей Галактики. Исследование провели с использованием спектральных наблюдений молекул ацетальдегида и метанола в межзвёздных облаках.

Ацетальдегид, токсичный в земных условиях, в космическом масштабе становится уникальной природной лабораторией для проверки фундаментальных законов Вселенной. Учёные рассчитали чувствительность спектральных линий этой молекулы к изменению отношения массы электрона и протона, а затем сравнили лабораторные данные с астрономическими наблюдениями. В результате установили новый верхний предел на возможную вариацию константы — не более одной стомиллионной доли.

Фундаментальные константы — это фиксированные величины, определяющие законы природы и структуру материи. Ещё в 1937 году выдвинули гипотезу, что их значения могли эволюционировать с космологическим временем. Согласно другой гипотезе, невидимая тёмная материя или сильная гравитация могут влиять на фундаментальные свойства материи — например, слегка изменять массу мельчайших частиц. Чтобы проверить это, исследователи сравнивают поведение молекул в земных лабораториях с тем, как они ведут себя в далёком космосе.

В этом поиске молекулы выступают в роли сверхточных природных часов. Их внутренние колебания крайне чувствительны к массе частиц. Если масса электрона или протона хоть немного изменится, ритм молекулы собьётся. Чтобы не перепутать реальные изменения физики с ошибками измерительных приборов, учёные используют специальный метод: сравнивают две разные молекулы, которые работают на одних и тех же частотах, но реагируют на изменения по-разному. Например, метанол обладает высокой чувствительностью, а ацетальдегид — более низкой.

Для эксперимента учёные взяли молекулу ацетальдегида и сравнили её частоту колебаний в земных лабораториях с астрономическими данными, полученными для трёх молекулярных облаков, близких к Солнечной системе. Результаты показали, что фундаментальная константа μ стабильна и не меняется даже на одну стомиллионную долю. Это подтверждает, что базовые законы физики работают очень надёжно.

Учёные планируют продолжить исследования. Недавно при изучении метанола в центре Галактики заметили колебания, которые могут указывать на изменение физических констант. Это может означать, что тёмная материя или неизвестные частицы влияют на мир вокруг. Сейчас исследователи готовят заявку на целевые наблюдения чувствительных линий ацетальдегида и метанола в центральной части Млечного Пути.