Una costante universale supera il test dell'alcol

I modelli cosmologici più diffusi presentano tutti un punto in comune: la regolarità e la continuità del valore ottenuto dividendo la massa a riposo dei protoni per quella degli elettroni. Questa particolarità di questa funzione del gruppo adimensionale è stata confermata da un gruppo di ricercatori della VU University di Amsterdam e del Max Planck Institute for Radio Astronomy a Bonn. Il team ha usato il radiotelescopio di 100 metri di Effelsberg per misurare le linee d'assorbimento della molecola del metanolo a un numero di frequenze caratteristiche.
I ricercatori hanno analizzato lo spettro del più semplice degli alcoli in una galassia posta a 7 miliardi di anni luce dal nostro pianeta. Il risultato? Il rapporto tra la massa dei protoni e quella degli elettroni è cambiata di meno di un centesimo di migliaio percentuale in questo lunghissimo arco di tempo.

Questo rapporto era già noto per essere una costante universale fondamentale: in tutte le misurazioni ottenute in laboratorio, il valore è sempre stato lo stesso. Teoricamente, però, questo valore potrebbe essere diverso in altre regioni dell'Universo, oppure in diverse epoche. Per questo, un team di astronomi ha trasportato questo esperimento indietro nel tempo di 7 miliardi di anni.
Se il rapporto protone-elettrone nella galassia osservata avesse avuto un valore diverso da quello ottenuto qui sulla terra, un numero di linee nello spettro radio della molecola del matanolo mostrerebbero un importante cambiamento di frequenza, mentre altre linee non sarebbero influenzate dal cambiamento.
Il metanolo è un indicatore molto accurato per questo genere di misurazioni. Questa sua proprietà è stata recentemente spiegata da un gruppo della VU University di Amsterdam. Pare che, ad originare questa proprietà del metanolo, ci sia un effetto tunnel che avviene se la rotazione interna della molecola è ostacolata o impedita del tutto. Questo effetto porta i valori dei coefficienti della sensibilità delle corrispondenti linee spettrali a numeri molto alti.
«Ciò rende la molecola del metanolo una perfetta cavia per scoprire un eventuale cambiamento nel tempo del rapporto protone-elettrone» commenta Wim Ubachs, direttore del dipartimento di fisica della VU University. «Abbiamo quindi proposto un'analisi delle radiazioni del metanolo nel lontano universo per confrontare la struttura delle molecole trovate con la struttura del metanolo di oggi osservata negli esperimenti di laboratorio».
I ricercatori hanno poi selezionato una galassia nella quale erano già state osservate diverse molecole. La galassia coincide in linea d'aria con una potente sorgente radio nota come PKS1830-211. Gli scienziati hanno mirato a quattro diverse linee di transizione nello spettro radio della molecola del metanolo e, grazie al radiotelescopio di Effelsberg, sono stati in grado di osservare tutte e quattro le linee.
«Detto da un astronomo che opera nella luce visibile, condurre delle osservazioni alle lunghezze d'onda maggiori  comprese nelle onde radio è stata un'esperienza interessante» ha commentato Julija Bagdonaite. «La molecola del metanolo ha assorbito queste onde radio sette miliardi di anni fa, e le onde hanno portato la sua impronta fin qui sulla Terra»,
Analizzando la struttura quantistica della molecola del metanolo, i ricercatori hanno dedotto che due delle linee spettrali osservate a frequenze attorno ai 25 GHz non erano praticamente state influenzate da un cambiamento del rapporto protone-elettrone, mente le altre due linee avevano reagito molto più sensibilmente a un'alterazione di questo parametro.
«La sorgente che abbiamo analizzato è di gran lunga la migliore per investigare la validità della fisica qui sulla Terra in ambienti molto lontani ed esotici» ha commentato Christian Henkel del Max Planck Institute for Radio Astronomy. «Sarebbe fantastico trovare altre sorgenti di questo tipo che potremmo usare per guardare ancor più indietro nel tempo».
Gli scienziati hanno anche considerato gli eventuali errori sistematici compiuti nel corso delle osservazioni. Il risultato finale è il seguente: negli ultimi sette miliardi di anni, il rapporto tra la massa a riposo dei protoni e quella degli elettroni è cambiata di un fattore di 10 elevato alla -7 e quindi può essere considerato come una costante universale.
«Se dovessimo veramente trovare delle variazioni in questa costante fondamentale, vorrebbe dire che qualcosa alla base della fisica è sbagliato» ha commentato Karl Menten del Max Planck Institute. «Soprattutto, ciò violerebbe il principio di equivalenza di Einstein, la base della teoria generale della relatività».

Fonte
Una costante universale supera il test dell'alcol Una costante universale supera il test dell'alcol Reviewed by Pietro Capuozzo on 16.12.12 Rating: 5
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