Come sono cambiate le costanti fisiche nel tempo

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

I valori ufficiali delle costanti sono cambiati anche negli ultimi decenni. Ma se le misurazioni mostrano una deviazione dal valore atteso della costante, che non è così raro, i risultati sono considerati un errore sperimentale. E solo rari scienziati osano andare contro il paradigma scientifico stabilito e dichiarare l'eterogeneità dell'Universo.

Costante gravitazionale

La costante gravitazionale (G) è apparsa per la prima volta nell'equazione della gravità di Newton, secondo la quale la forza di interazione gravitazionale di due corpi è uguale al rapporto tra il prodotto delle masse di questi corpi interagenti moltiplicato per il quadrato della distanza tra loro. Il valore di questa costante è stato misurato molte volte da quando è stato determinato per la prima volta in un esperimento di precisione da Henry Cavendish nel 1798.

Nella fase iniziale delle misurazioni, è stata osservata una dispersione significativa dei risultati, quindi è stata osservata una buona convergenza dei dati ottenuti. Tuttavia, anche dopo il 1970, i risultati "migliori" vanno da 6,6699 a 6,6745, ovvero lo spread è dello 0,07%.

Di tutte le costanti fondamentali conosciute, è il valore numerico della costante gravitazionale che viene determinato con la minor accuratezza, sebbene l'importanza di questo valore difficilmente possa essere sopravvalutata. Tutti i tentativi di chiarire il significato esatto di questa costante non hanno avuto successo e tutte le misurazioni sono rimaste in un intervallo troppo ampio di valori possibili. Il fatto che l'accuratezza del valore numerico della costante gravitazionale non superi ancora 1/5000, l'editore della rivista "Nature" ha definito "una macchia di vergogna sulla faccia della fisica".

Nei primi anni '80. Frank Stacy e i suoi colleghi hanno misurato questa costante in profonde miniere e pozzi in Australia, e il valore che ha ottenuto è stato di circa l'1% superiore al valore ufficiale attualmente accettato.

La velocità della luce nel vuoto

Secondo la teoria della relatività di Einstein, la velocità della luce nel vuoto è una costante assoluta. La maggior parte delle moderne teorie fisiche si basa su questo postulato. Pertanto, esiste un forte pregiudizio teorico contro la considerazione della questione di un possibile cambiamento nella velocità della luce nel vuoto. In ogni caso, questa domanda è attualmente ufficialmente chiusa. Dal 1972 la velocità della luce nel vuoto è stata dichiarata costante per definizione ed è oggi considerata pari a 299792.458 ± 0.0012 k/s.

Come nel caso della costante gravitazionale, le misurazioni precedenti di questa costante erano significativamente diverse dal valore moderno ufficialmente riconosciuto. Ad esempio, nel 1676 Roemer dedusse un valore che era del 30% inferiore a quello attuale, ei risultati di Fizeau ottenuti nel 1849 erano del 5% superiori.

Dal 1928 al 1945 la velocità della luce nel vuoto, come si è scoperto, era di 20 km / s inferiore rispetto a prima e dopo questo periodo.

Alla fine degli anni '40. il valore di questa costante ha ripreso ad aumentare. Non sorprende che quando nuove misurazioni hanno iniziato a fornire valori più elevati di questa costante, all'inizio è sorto un certo sconcerto tra gli scienziati. Il nuovo valore risultò essere di circa 20 km / s più alto del precedente, cioè abbastanza vicino a quello stabilito nel 1927. Dal 1950, i risultati di tutte le misurazioni di questa costante si rivelarono di nuovo molto vicini a ciascuno altro (fig. 15). Resta solo da ipotizzare per quanto tempo sarebbe stata mantenuta l'uniformità dei risultati se le misurazioni fossero state continuate. Ma in pratica, nel 1972, fu adottato il valore ufficiale della velocità della luce nel vuoto e ulteriori ricerche furono interrotte.

Negli esperimenti condotti dal Dr. Lijun Wang presso l'istituto di ricerca NEC di Princeton, sono stati ottenuti risultati sorprendenti. L'esperimento consisteva nel far passare impulsi luminosi attraverso un contenitore riempito con gas di cesio appositamente trattato. I risultati sperimentali si sono rivelati fenomenali: la velocità degli impulsi luminosi si è rivelata essere 300 (trecento) voltepiù della velocità consentita dalle trasformazioni di Lorentz (2000)!

In Italia, un altro gruppo di fisici del CNR, nei loro esperimenti con le microonde (2000), ha ottenuto la velocità della loro propagazione a 25%più della velocità consentita secondo A. Einstein …

La cosa più interessante è che Einshein era consapevole della volatilità della velocità della luce:

Dai libri di scuola tutti sanno della conferma della teoria di Einstein dagli esperimenti di Michelson-Morley. Ma praticamente nessuno sa che nell'interferometro, che è stato utilizzato negli esperimenti di Michelson-Morley, la luce ha percorso, in totale, una distanza di 22 metri. Inoltre, gli esperimenti sono stati condotti nel seminterrato di un edificio in pietra, praticamente a livello del mare. Inoltre, gli esperimenti furono condotti per quattro giorni (8, 9, 11 e 12 luglio) nel 1887. Durante questi giorni, i dati dell'interferometro sono stati presi per ben 6 ore e c'erano assolutamente 36 giri del dispositivo. E su questa base sperimentale, come su tre balene, riposa la conferma della "correttezza" sia della teoria della relatività ristretta che di quella generale di A. Einstein.

I fatti, ovviamente, sono cose serie. Pertanto, passiamo ai fatti. fisico americano Dayton Miller(1866-1941) nel 1933 pubblicò sulla rivista Reviews of Modern Physics i risultati dei suoi esperimenti sulla cosiddetta deriva dell'etere per un periodo di oltre venti anniricerca, e in tutti questi esperimenti ha ricevuto risultati positivi a conferma dell'esistenza del vento eterico. Ha iniziato i suoi esperimenti nel 1902 e li ha completati nel 1926. Per questi esperimenti, ha creato un interferometro con un percorso totale del raggio di 64metri. Era l'interferometro più perfetto di quel tempo, almeno tre volte più sensibile dell'interferometro usato nei loro esperimenti da A. Michelson ed E. Morley. Le misurazioni dell'interferometro sono state effettuate in diversi momenti della giornata, in diversi periodi dell'anno. Le letture dallo strumento sono state prese più di 200.000 mila volte e sono state effettuate più di 12.000 giri dell'interferometro. Periodicamente alzava il suo interferometro sulla cima del Monte Wilson (6.000 piedi sul livello del mare - più di 2.000 metri), dove, come pensava, la velocità del vento dell'etere era più alta.

Dayton Miller scrisse lettere ad A. Einstein. In una delle sue lettere riferì i risultati dei suoi ventiquattro anni di lavoro, confermando la presenza del vento eterico. A. Einstein ha risposto a questa lettera in modo molto scettico e ha chiesto prove, che gli sono state presentate. Allora… nessuna risposta.

Frammento dell'articolo La teoria dell'universo e la realtà oggettiva

Plancia costante

La costante di Planck (h) è una costante fondamentale della fisica quantistica e mette in relazione la frequenza di radiazione (υ) con il quanto di energia (E) secondo la formula E-hυ. Ha la dimensione dell'azione (cioè il prodotto dell'energia e del tempo).

Ci viene detto che la teoria quantistica è un modello di brillante successo e sorprendente accuratezza: "Le leggi scoperte nella descrizione del mondo quantistico (…) sono gli strumenti più fedeli e accurati mai usati per descrivere e prevedere con successo la Natura. In alcuni casi, la coincidenza tra la previsione teorica e il risultato effettivamente ottenuto è così precisa che le discrepanze non superano la miliardesima parte".

Ho sentito e letto tali affermazioni così spesso che sono abituato a credere che il valore numerico della costante di Planck dovrebbe essere conosciuto entro la cifra decimale più lontana. Sembra che sia così: devi solo cercare in qualche libro di riferimento su questo argomento. Tuttavia, l'illusione della precisione scomparirà se apri l'edizione precedente della stessa guida. Negli anni, il valore ufficialmente riconosciuto di questa "costante fondamentale" è cambiato, mostrando una tendenza verso un graduale aumento.

La variazione massima del valore della costante di Planck fu notata dal 1929 al 1941, quando il suo valore aumentò di oltre l'1%. In larga misura, questo aumento è stato causato da un cambiamento significativo nella carica dell'elettrone misurata sperimentalmente, ad es. Le misurazioni della costante di Planck non forniscono valori diretti di questa costante, poiché quando la si determina, è necessario conoscere l'entità di la carica e la massa dell'elettrone. Se una o più di entrambe le ultime costanti cambiano i loro valori, cambia anche il valore della costante di Planck.

Costante di struttura fine

Alcuni fisici considerano la costante di struttura fine come uno dei principali numeri cosmici che possono aiutare a spiegare la teoria unificata.

Le misurazioni effettuate presso l'Osservatorio di Lund (Svezia) dal professor Svenerik Johansson e dalla sua studentessa Maria Aldenius in collaborazione con il fisico inglese Michael Murphy (Cambridge) hanno mostrato che anche un'altra costante adimensionale, la cosiddetta costante di struttura fine, cambia nel tempo. Questa quantità, formata dalla combinazione della velocità della luce nel vuoto, una carica elettrica elementare e la costante di Planck, è un parametro importante che caratterizza la forza dell'interazione elettromagnetica che tiene insieme le particelle di un atomo.

Per capire se la costante della struttura fine varia nel tempo, gli scienziati hanno confrontato la luce proveniente da quasar distanti, oggetti super luminosi situati a miliardi di anni luce dalla Terra, con misurazioni di laboratorio. Quando la luce emessa dai quasar passa attraverso le nubi di gas cosmico, si forma uno spettro continuo con linee scure che mostrano come i vari elementi chimici che compongono il gas assorbono la luce. Dopo aver studiato gli spostamenti sistematici nelle posizioni delle linee e confrontandoli con i risultati degli esperimenti di laboratorio, i ricercatori sono giunti alla conclusione che la costante ricercata sta subendo dei cambiamenti. A un uomo comune per strada, potrebbero non sembrare molto significativi: solo pochi milionesimi di percento su 6 miliardi di anni, ma nelle scienze esatte, come sai, non ci sono sciocchezze.

"La nostra conoscenza dell'Universo è incompleta in molti modi", afferma il professor Johansson. "Rimane sconosciuto di cosa sia fatto il 90% della materia nell'Universo, la cosiddetta" materia oscura". Esistono diverse teorie su ciò che è accaduto dopo il Big Bang. Pertanto, le nuove conoscenze tornano sempre utili, anche se non sono coerenti con l'attuale concetto di universo."