La constante de estructura fina varía con la dirección en el espacio

Estructura fina desde el VLTUna variación espacial en la constante de estructura fina tiene profundas implicaciones para la cosmología.

A lo largo de los años, muchos físicos se han preguntado si las constantes fundamentales de la naturaleza podrían haber sido distintas cuando el universo era más joven. De ser así, la evidencia debería estar en el cosmos, donde podemos ver cosas lejanas exactamente como eran en el pasado.

Algo que debería ser obvio es si un número conocido como constante de estructura fue distinto. La constante de estructura fina determina cómo de fuerte se unen los átomos a sus electrones, y por esto es un factor importante en la frecuencia a la que los átomos absorben luz.

Si la estructura fina fuese distinta en los inicios del universo, deberíamos ser capaces de ver las evidencias en la forma en que las lejanas nubes de gas absorben luz en su camino hasta aquí, desde objetos incluso más lejanos tales como quásares.

Y así ha sido, exactamente este tipo de evidencia ha surgido en los últimos diez años, aproximadamente, del estudio de espectros de absorción llevados a cabo con el telescopio Keck en Hawai. Estos indican que la constante de estructura fina debe haber sido menor cuando el universo era más joven. Huelga decir, no obstante, que esta evidencia es controvertida – otros estudios no siempre han corroborado el resultado.

El debate parece palidecer en relevancia en comparación con las nuevas afirmaciones realizadas sobre la constante de estructura fina. Hoy, John Webb de la Universidad de Gales del Sur, uno de los principales defensores de la idea de la variación de constantes, dice que tiene una nueva evidencia procedente del Telescopio Muy Grande de Chile, sobre que la constante de estructura fina era diferente cuando el universo era más joven.

Pero espera. Mientras que los datos del telescopio Keck indican que la constante de estructura fina en una época fue menor, los datos del Telescopio Muy Grande indican lo opuesto, que la constante de estructura fina fue mayor. Esto es significativo debido a que Keck observa el hemisferio norte, mientras que el VLT mira en el sur.

Esto significa que en una dirección, la constante de estructura fina fue una vez menor, y exactamente en la dirección opuesta, mayor. Y aquí, en el centro, la constante es la que es (aproximadamente 1/137,03599…)

Este es un resultado asombroso. Uno de los mayores obstáculos a los que se enfrentan los cosmólogos es explicar por qué las constantes fundamentales de la naturaleza parecen estar finamente ajustadas para la vida. Si la constante de estructura fina fuese muy diferente, estrellas y átomos no se habrían formado y el universo que conocemos no existiría. Ninguna teoría explica por qué toman esos valores, lo que deja perdidos a los científicos.

La implicación para Webb y sus colegas es que la constante de estructura fina varía continuamente a través del espacio y está ajustada para la vida en este rincón del cosmos: la zona habitable del universo. Por tanto, presumiblemente, mucho más allá del universo que vemos, esta constante es completamente diferente.

Esto probablemente causará un gran revuelo. Webb no es ajeno a la controversia – ha tenido que pelear con uñas y dientes para que sus datos e ideas sean aceptados. Pero esta vez, con unos datos nuevos tan radicales, es posible que el debate sea aún más feroz.

Por lo que siéntate y disfruta del espectáculo.


Artículos de Referencia:
arxiv.org/abs/1008.3907: Evidence For Spatial Variation Of The fiFine Structure Constant
arxiv.org/abs/1008.3957: Manifestations Of A Spatial Variation Of Fundamental Constants On Atomic Clocks, Oklo, Meteorites, And Cosmological Phenomena

Fecha Original: 26 de agosto de 2010
Enlace Original

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Comments (9)

  1. jurl

    Dale con el antropocentrismo… qué pegote más persistente xD

    Yo tengo una idea más simple (y que cumple con Occkham a la perfección). Ya no es que sólo todas las distancias astronómicas que tenemos están mal, es que seguramente ya no debemos de saber ni lo que vemos xD

  2. edgar

    y que evidencias tiene de que en esos otros lugares del del espacio donde la constante es diferente no puede formarse la vida? que concluciones mas sacadas de los pelos

  3. La constante de estructura fina varía con la dirección en el espacio…

    Un estudio que busca respuestas sobre si las constantes cosmológicas varían en el tiempo da resultados que sólo se explican si también varían en el espacio, lo que podría significar que esta fuera la única región del universo donde pudo desarrollarse l…

  4. Quizás hay que recordar un par de cosas. Primero, la constante de estructura fina varía con la energía (teoría del grupo de renormalización). Y segundo, Webb et al. han estudiado el espectro de 153 cuásares (ya estudiaron hace 10 años unos 43), que son fenómenos de alta energía y muy complejos. Inferir propiedades de la constante de estructura fina a partir del espectro de absorción de un cuásar no es asunto trivial. En el año 2000 observaron valores más pequeños de alfa y ahora observan valores más grandes, luego hay variación espacial. En mi opinión, lo que hay es una mala interpretación de los resultados experimentales (aún así el artículo de 2000 lo publicaron en PRL, ya veremos si este nuevo también acaba en PRL). Mis dudas son reafirmadas porque una verificación independiente del resultado previo del año 2000 no fue capaz de reproducirlo y lo achacó a una fluctuación estadística (http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401094).

  5. Luis

    Todo es una cuestión de escala, las constantes dejan de ser constantes cuando se examinan desde una escala y una dirección espaciotemporal distinto por definición de constante

  6. Tom Wood

    “La Edad del Universo= al inverso de la constante de estructura fina por diez elevado a la ocho x años=13 703 599 907, 4440 años=13 700 millones de anos.”

    http://francisthemulenews.wordpress.com/2012/07/29/nota-dominical-creo-que-hay-15-747-724-136-275-002-577-605-653-961-181-555-468-044-717-914-527-116-709-366-231-425-076-185-631-031-296-protones-en-el-universo/

  7. “… la constante de estructura fina varía continuamente a través del espacio y está ajustada para la vida en este rincón del cosmos: la zona habitable del universo. Por tanto, presumiblemente, mucho más allá del universo que vemos, esta constante es completamente diferente.”

    ¡Nunca he pòdido leer mayor barbaridad!

    ¿En qué clase de Universo vivimos! Si las constantes son unas aquí y otras allí… ¡Apaga y vamonos! ¡Qué porquería de Universo!

    Los responsables de estas medidas deben repetir y afinar los datos, ya que, lo que dan como resultado, sencillamente…¡No puede ser!

  8. El problema de si las constantes físicas son constantes se las trae. Aparte del trabalenguas terminológico arrastra tras de sí unas profundas consecuencias conceptuales. Lo primero, uno de los pilares fundamentales de la relatividad especial es el postulado de que las leyes de la física son las mismas con independencia del observador. Esto fue una generalización de lo que ya se sabía cuando se comenzó a estudiar el campo electromagnético, pero todo lo que sabemos en la actualidad nos lleva a concluir que este postulado es bastante razonable.

    En alguna ocasión se explicó aquí el desdoblamiento de las líneas espectrales del hidrógeno, lo que se ha dado en llamar alfa (α). León Lederman (premio Nobel de Física), nos dice que se denota por esa letra griega y que al efectuar sus cálculos, Sommerfeld introdujo una “nueva abreviatura” de algunas constantes. Se trataba de 2πe2 / hc, que abrevió con la letra griega “α” (alfa). Sigue diciéndonos: “No prestéis atención a la ecuación. Lo interesante es esto: cuando se meten los números conocidos de la carga del electrón, e‾ la constante de Planck, h, y la velocidad de la luz, c, sale α = 1/137. Otra vez 137 número puro.

    Las constantes fundamentales (constantes universales) están referidas a los parámetros que no cambian a lo largo del universo. La carga de un electrón, la velocidad de la luz en el espacio vacío, la constante de Planck, la constante gravitacional, la constante eléctrica y magnética se piensa que son todos ejemplos de constantes fundamentales.

    La última lección importante que aprendemos de la manera en que números puros como α (alfa) definen el mundo, es el verdadero significado de que los mundos sean diferentes. El número puro que llamamos constante de estructura fina, e indicamos con α, es como hemos dicho antes, una combinación de e, c y h (el electrón, la velocidad de la luz y la constante de Planck). Inicialmente, podríamos estar tentados a pensar que un mundo en el que la velocidad de la luz fuera más lenta sería un mundo diferente.

    Pero sería un error. Si e, h y c cambian de modo que los valores que tienen en unidades métricas (o cualesquiera otras) fueran diferentes cuando las buscamos en nuestras tablas de constantes físicas, pero el valor de α permaneciera igual; este nuevo mundo sería observacionalmente indistinguible de nuestro mundo. Lo único que cuenta en la definición del mundo son los valores de las constantes adimensionales de la naturaleza.

    Así, si alfa variara siquiera una diezmillonésima, el mundo no sería tal como lo conocemos y, nosotros, no podríamos estar aquí.

    ¡Vaya experimento, se han lucido!

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