Семь экспериментов, которые изменят мир

ИЗМЕНЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПОСТОЯННОЙ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ

Одна из проблем при регистрации изменений величины любой из фундаментальных констант заключается в том, что при обнаружении таких изменений бывает сложно определить, являются ли они следствием непо­стоянства самой константы или же причина заключает­ся в изменении единиц измерения, с помощью которых определяется величина. Однако некоторые фундамен­тальные константы не имеют размерности, а выражают­ся только определенным числом, и поэтому вопрос о возможном изменении единиц измерения не возникает. Одной из таких безразмерных констант является отно­шение массы протона к массе электрона. Еще одним подобным примером может служить постоянная тонкой структуры. По этой причине некоторые специалисты в метрологии особенно подчеркивают, что «колебания величины физических "констант" следовало бы фор­мулировать с использованием безразмерных постоян­ных»[266].

Следуя такому мнению, в этом разделе я рассмат­риваю доказательство изменений величины посто­янной тонкой структуры (се), связанной с зарядом электрона, скоростью света в вакууме и постоянной Планка по формуле ? = e2/2hc?0, где ?0 — диэлект­рическая проницаемость свободного пространства. Эта константа является характеристикой интенсивно­сти электромагнитных взаимодействий и равна при­близительно 1/137, но иногда выражается и обратной величиной. Постоянную тонкой структуры некото­рые физики рассматривают как одно из главных космических чисел, которые могут помочь объяснить единую теорию.

В период с 1929 по 1941 гг. величина постоянной тонкой структуры увеличилась приблизительно на 0,2% — с 7,283 х (10-3) до 7,2976 х (10-3)[267]. Это изме­нение в значительной степени можно отнести на счет возрастания величины заряда электрона и отчасти — уменьшения скорости света в вакууме, о которых шла речь выше. Как и при определении численных значе­ний других фундаментальных констант, имеются рас­хождения в результатах, полученных разными исследователями, а «лучшие» результаты были собраны и обобщены на основе обзора данных, имевшихся на каждый конкретный момент. Изменение этих согла­сованных результатов с 1941 по 1973 гг. приводится на ил. 17. Так же как и в случае с другими констан­тами, изменения, как правило, значительно превыша­ют величину допустимой погрешности. Например, увеличение численного значения этой константы за периоде 1951 по 1963 гг. превысило величину допус­тимой погрешности результатов, полученных в 1951 г. (стандартного отклонения), в 12 раз. Увеличение численного значения постоянной тонкой структуры, определенного в 1973 г., по сравнению с данными, полученными в 1963 г., примерно в пять раз превышало величину допустимой погрешности для данных 1963 г. Все численные значения приводятся в таблице 4.