Вселенная как и математика любит точность. На математических константах издревле основывались вычисления. Однако насколько законы стабильны? Чтобы это выяснить ученые осуществили эксперимент с помощью суперточных атомных часов.
Первые атомные часы были разработаны в 1949 году в Американском национальном институте стандартов и технологий
Эксперимент длился 7 лет. Сравнение показателей атомных часов на цезии и на иттербии подтвердили постоянство фундаментальных констант, в частности соотношение масс электрона и протона.
Даже несмотря на ночное звездное небо, кажется, что во Вселенной царит спокойствие и постоянство. Но на самом деле она всегда динамическая. Наши глаза этого не увидят, но космос расширяется с большой скоростью, и она каждый раз только увеличивается.
Учитывая эту ситуацию многие физики задумывались над вопросом, физические константы, которые нам известны, всегда ли остаются собственно константами. Возможно, они меняются с течением времени?
Ученые из физико-технического федерального управления в Брауншвейге (PTB) из соображений точности проанализировали важную физическую константу — соотношение массы электрона к массе протона.Положительно заряженный протон почти в 1836 раз тяжелее, чем отрицательно заряженный электрон. Это значение играет важную роль в физике элементарных частиц и атомов.
На протяжении семи лет ученые из PTB осуществляли эксперимент, который позволил проверить, соотношение масс протона и электрона может ли постепенно меняться. Для этого исследователи использовали сверхточную измерительную технику.
Физики задействовали два типа суперточных атомных часов: один из них работает в оптическом диапазоне, другой — в микроволновом. Устройство, измеряющее время оптических часов, работает на одном ионе иттербия и зависит от массы электрона, микроволновые часы на цезии зато зависят от массы протона.
В результате даже после 7 лет ученые из Брауншвайгера не нашли никаких отклонений между двумя часами, которые работали параллельно друг с другом. Соотношение между массой протонов и электронов не изменилось вовсе.Вместе с тем каждое измерение имело установленную точность измерения. В процессе эксперимента с двумя часами относительная погрешность составляла менее 10-16 в год. Если перенести это на возраст нашей Солнечной системы, тогда соотношение масс на протяжении 5 млрд лет сменилось максимум на одну миллионную часть.
Таким образом, благодаря эксперименту, ученые доказали, что физическим константам действительно свойственна чрезвычайная стабильность.
