Il y a un nombre dans l'Univers que nous, humains, appelons alpha - ou la constante de structure fine. Si la valeur de l'alpha était même un peu différente, l'Univers tel que nous le connaissons n'existerait pas - vous, moi et tout le monde sur Terre ne serions pas ici. Certains physiciens ont récemment rapporté que la valeur de l'alpha changeait lentement depuis le Big Bang. D'autres, dont Jeffrey Newman du Lawrence Berkeley National Laboratory, ont de bonnes preuves que l'alpha est resté inchangé pendant au moins 7 milliards d'années.
Écoutez l'interview: Alpha, toujours constant après toutes ces années (3,3 Mo)
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Fraser Cain: Pouvez-vous me donner l'amorce sur Alpha?
Jeffery Newman: Alpha est donc l'une des constantes qui décrit la force d'une force fondamentale; il y a 4 forces fondamentales: l'électromagnétisme, la force faible, la force forte et la gravité et Alpha détermine fondamentalement la force de la force électromagnétique par rapport aux 4 autres. En tant que tel, c'est une partie très fondamentale de la théorie quantique de la façon dont ces forces fonctionnent. et comment ils évoluent avec l'énergie (et) comment ils évoluent avec le temps dans l'univers.
Fraser: Ce qui dans l'univers en dépend; en quoi l'univers serait-il différent si Alpha était différent?
Newman: Parce que Alpha détermine la force de la force électromagnétique; c'est la force qui maintient les atomes ensemble; c'est la force qui fait que les choses interagissent avec la lumière, donc si la force (Alpha) avait une force différente, les atomes ne se maintiendraient pas aussi, ou ils pourraient se tenir trop fortement pour permettre des interactions chimiques. De plus, si la lumière et les atomes n'interagissaient pas très bien, il serait très difficile de voir par exemple, comme nous le faisons. C'est essentiel à notre vie. Parce qu'il est si fondamental, il a des ramifications partout que vous ne vous attendez même pas à ce que cela puisse avoir des effets sur presque toutes les interactions qu'un atome subit ou sur la façon dont un atome est structuré.
Fraser: D'où vient la prédiction selon laquelle l'Alpha devrait rester constant depuis le Big Bang? Pourquoi était-ce même ouvert à la spéculation?
Newman: On s'attendait généralement à ce que ce soit une constante universelle de l'univers. Il y avait des prédictions en fait, que ce n'était pas seulement une constante, mais une constante très simple qui serait un entier; quoi que ce soit 136 ou quoi 137. Pendant un certain temps, on a pensé que c'était la valeur; pas un 137.1, mais un 137 même. Cela s'est avéré être de la numérologie; cela n'était pas vrai, mais c'est une valeur qui vient de nulle part, mais qui est une partie fondamentale du modèle standard de la physique des particules et toutes les autres valeurs standard de la physique des particules sont des choses comme la masse d'un électron, la base chose. Nous nous attendrions à ce qu'il y ait des nombres qui décrivent l'univers dans son ensemble et s'ils décrivent l'univers dans son ensemble, ils devraient décrire, ils devraient le décrire à tout moment ou en tout lieu. Ce n'est que depuis une vingtaine d'années, alors qu'il y a eu des théories d'unification, qui prédisent de nombreuses dimensions supplémentaires; il existe des théories qui prédisent également que les constantes de l'univers telles que nous les percevons sont influencées par la présence de ces dimensions supplémentaires et dans le temps ou dans l'espace, les valeurs de ces constantes pourraient en fait changer en raison des degrés de liberté supplémentaires fournis par ces dimensions. Les théories de l'énergie noire peuvent également prédire les changements d'Alpha au fil du temps.
Fraser: Maintenant, j'avais rapporté une semaine avant la parution de votre histoire que certains chercheurs australiens avaient découvert qu'Alpha avait changé, ce qui, je suppose, était une annonce assez importante. Savez-vous quelles recherches ils ont faites pour déterminer si cela a changé?
Newman: Donc, ils utilisent - encore une fois une méthode astrophysique; essayer de regarder des observations d'objets très éloignés, profondément dans le passé; dans l'univers lointain, et a essayé d'utiliser ces observations pour examiner les quantités qui devraient dépendre d'Alpha; dans leur cas, ils regardent les longueurs d'onde de la lumière qui sont absorbées par les gaz entre nous et les quasars qui sont des objets très brillants, très loin. Ils ont une méthode qui a essayé d'utiliser de nombreux types d'éléments différents en s'équilibrant en essayant d'obtenir autant de sensibilité à Alpha que possible, mais parce que c'est une méthode compliquée, elle nécessite beaucoup de calculs compliqués. C’est certainement une méthode plus compliquée que celle que nous avons essayée. Nous avons essayé de garder les choses simples. Il y a donc en fait certains groupes qui ont utilisé la même méthode et certains d'entre eux ont trouvé des changements dans Alpha et certains d'entre eux n'ont trouvé aucun changement dans Alpha avec la méthode que le groupe australien utilise.
Fraser: Quelle était la méthode que vous aviez utilisée?
Newman: Nous ne regardons pas les quasars, pas les objets les plus brillants, mais plutôt les galaxies qui sont plus abondantes. Nous pouvons donc regarder un plus grand nombre d'objets. Et il s'avère que nous examinons un ensemble simple de mesures particulier, un ensemble de longueurs d'onde; transitions en atomes que nous pouvons utiliser pour mesurer Alpha. Cela dépend d'une manière très simple de la valeur d'Alpha au fil du temps, donc en faisant une mesure assez simple, nous avons pu fixer une contrainte sur la façon dont Alpha pourrait évoluer sans avoir à se soucier de beaucoup de physique atomique et de physique nucléaire, mais juste la chose la plus simple que nous puissions faire. Alpha est appelé la constante de structure fine, et nous mesurions en fait la force d'une transition de structure fine dans les atomes d'oxygène.
Fraser: Quelle est la précision des calculs que vous proposez?
Newman: La précision est principalement limitée par le seul nombre d'objets que nous avons dans le DEEPTWO Redshift Survey; l'ensemble de données que nous avons utilisé pour ce faire. Maintenant, sur 50 000 objets de l'enquête, nous en avons environ 500 que nous pouvons utiliser pour ce test. Cela nous donne une précision d'environ une partie sur 30 000 sur la valeur d'Alpha.
Fraser: Parce que je me souviens des Australiens, il (Alpha) avait changé en 1 sur 100 000 ou quelque chose comme ça?
Newman: Oui, donc nous ne pouvons pas encore exclure leur mesure. C'est légèrement différent à ce stade. Aucun scientifique ne regarderait ces valeurs et ne dirait que l'une exclut l'autre parce que leur précision nominale est élevée. La question est de savoir s'il pourrait y avoir quelque chose de mal systématiquement avec la mesure; pourrait-il y avoir quelque chose qui ne va pas avec cette technique? Étant donné que différents groupes ont des valeurs différentes, il est probable que quelque chose ne va pas avec l'un des groupes ou avec l'autre; soit le groupe qui définit un changement dans Alpha, soit le groupe qui ne le fait pas. Nous ne pouvons pas encore exclure cela, mais avec un échantillon plus grand, en utilisant notre méthode simple, nous pouvons faire une détermination.
Fraser: Que faudrait-il alors pour que vous puissiez arriver à une réponse concluante que vous deux; les changeurs et les personnes statiques se mettent d'accord?
Newman: Je pense que plus de données provenant de nous aideraient certainement car actuellement nous sommes en mesure de montrer que nous ne sommes limités par aucune sorte d'erreur systématique ou d'incertitude systématique dans ce que nous faisons. Nous sommes limités uniquement par des erreurs aléatoires et des erreurs aléatoires, vous pouvez faire mieux si vous avez un plus grand échantillon. Les autres techniques, les autres groupes essaient également d'obtenir plus de données pour réduire leurs erreurs et d'essayer de faire des mesures de deux types différents pour voir s'ils peuvent obtenir des réponses cohérentes, pas seulement avec cette version plus complexe de la méthode de en regardant les quasars, mais maintenant ils prennent du recul et essaient d'utiliser une méthode légèrement plus simple de cela aussi. Donc, j'espère que ceux-ci convergeront et essaieront de trouver une réponse commune une fois leurs ensembles de données entrés.
Fraser: D'accord. Disons que vous vous trompez et que (Alpha) a changé au fil du temps, qu'est-ce que cela pourrait signifier pour l'avenir de l'univers? Si ça continue.
Newman: Donc, les changements trouvés sont relativement lents; même les groupes qui trouvent des changements significatifs et les changements qui sont trouvés devraient ralentir de plus en plus avec le temps. La plupart des prédictions sont que si Alpha change, il change principalement dans les premières secondes de l'univers. Cela devient de plus en plus lent et de plus en plus lent après cela. Donc, un effet secondaire à la fin, s'il change très lentement, les étoiles brûleront avant de changer suffisamment pour affecter la chimie et les interactions des atomes.
