Hằng số cơ bản m hầu như là bất biến

Một quasar (Ảnh NASA)

Các hằng số cơ bản đã được hiệu chỉnh một cách chính xác cho sự tồn tại của chúng ta – giả dụ như lực tương tác mạnh lớn hơn 1% so với ngày nay thì carbon đã không thể được tạo ra trong các ngôi sao, và như vậy tất cả chúng ta đã không có mặt ở đây. Đó là lý do tại sao nhiều nhà vật lý đang ráo riết kiểm tra xem liệu các hằng số cơ bản có thay đổi theo tuổi của vũ trụ hay không.

Hằng số cơ bản như đã nói trên là tỉ số giữa khối lượng của một điện tử và một proton, m. Theo truyền thống, nó được đo bằng các phân tích các số liệu từ một kính viễn vọng mặt đất đặt hướng về phía một chuẩn tinh (quasar) – là một nhân nhỏ nhưng rất sáng của một thiên hà trẻ, thường dùng như một đèn hiệu trong không gian xa xôi. Phổ ánh sáng từ chuẩn tinh trùm lên một dải bước sóng khá rộng, nhưng một số các bước sóng trong dải này có thể bị hấp thụ bởi các phân tử trên các thiên hà già hơn mà nó gặp phải trong quá trình chu du khắp vũ trụ. Các bước sóng này, gọi là các vạch hấp thụ, tương ứng với sự nhẩy mức của phân tử lên các mức quay hoặc mức dao động có năng lượng cao hơn, và được chi phối bởi hằng số .

Vì ánh sáng từ các quasars đi mất hàng tỉ năm mới tới trái đất, giá trị của m được đo từ một nguồn ở rất xa có thể được so sánh với giá trị m đo được trong phòng thí nghiệm, để xem hằng số này có thay đổi theo thời gian không. Nhưng giờ đây, Victor Flambaum và Michael Kozlov ở đại học New South Wales, Úc, đã tạo ra phương pháp chính xác hơn nhiều bằng cách kết hợp phép phân tích “phổ nghịch đảo” – phổ hình thành khi các nguyên tử trong phân tử hấp thụ ánh sáng – với chui hầm lượng tử tới mức năng lượng cao hơn. Bởi vì xác suất chui hầm phụ thuộc nhiều vào m hơn là các vạch hấp thụ trong phổ quay, điều này cho phép sự thay đổi thời gian bất kỳ của m có thể được tính toán chính xác hơn.

Flambaum và Kozlov lấy số liệu từ đài thiên văn vô tuyến Effelsberg ở Đức, số liệu của ánh sáng truyền từ một chuẩn tinh qua thiên hà B0218+357 cách trái đất 6.5 tỉ năm ánh sáng. Sau đó tiến hành phân tích cả phổ nghịch đảo của phân tử amoniac và hấp thụ quay của các phân tử khác như CO (carbon monoxide) trong mớ số liệu đó. Rồi so sánh với các phổ tương ứng trong phòng thí nghiệm. Họ tìm ra rằng, m không thể giảm quá 4 x 10-16 trên một năm, và không thể tăng quá 2 x 10-16 / năm – đây là một đánh giá chính xác gấp 10 lần những đánh giá chính xác nhất từ trước tới nay.

Năm 2006 một nhóm do Wim Ubachs ở đại học VU Amsterdam lãnh đạo, dùng kỹ thuật cũ đã cho rằng m có thể giảm theo thời gian. Nếu đúng, điều đó có nghĩa là hầu hết các lý thuyết Vật Lý cơ bản, như lý thuyết hấp dẫn của Einstein, cần phải được xem xét lại. Tuy nhiên, Flambaum nói với Physics Web, kết quả chính xác hơn của ông ta chỉ ra rằng m chưa chắc đã bị thay đổi, do đó những hiểu biết hiện thời của chúng ta về Vật Lý vẫn ổn. Hơn nữa, ông bổ xung rằng nếu thêm nhiều các số liệu được đối chiếu, phép phân tích của ông ấy có thể cho phép xác định sự thay đổi của m chính xác hơn nhiều.

Opendoor2507 (Theo PhysicsWeb.org)