Fundamentaliųjų konstantų matavimas į pagalbą pasitelkiant metanolį (0)
Astronominiai modeliai, padedantys mokslininkams perprasti Visatos paslaptis, yra paremti tuo, kad į šiuos modelius įeinančios konstantos yra tiksliai žinomos. Kadangi paprastai šie dydžiai itin tiksliai išmatuojami laboratorijose, astronomai yra linkę manyti, jog jie yra nekintantys. Tokia prielaida atrodo visai logiška, nes astronominiai modeliai dažniausiai perteikia pakankamai tikslų Visatos vaizdą. Tačiau tam, kad tuo būtų tikri, mokslininkai nori įsitikinti, ar iš tikrųjų šios konstantos nepakito erdvėje ir laike. Tai mažų mažiausiai nėra paprastas uždavinys. Laimei, visai neseniai pasirodė darbas, kuriame siūloma, kaip būtų galima išmatuoti fundamentalias protonų ar elektronų mases (arba bent jau šių masių santykį) nagrinėjant ganėtinai paprastą metanolio molekulę.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Naujasis tyrimas yra paremtas sudėtingais metanolio molekulės spektrais. Paprastuose atomuose, vykstant elektronų šuoliams iš vienos atominės orbitalės į kitą, yra sukuriami fotonai, mat nėra kito energijos išlaikymo būdo. Tačiau molekulėse situacija yra kitokia, nes cheminiai ryšiai, kuriuos suformuoja jas sudarantys atomai, gali išlaikyti energiją virpesių modų pavidalu – visai panašiai kaip virpantys, spyruoklėmis sujungti rutuliukai. Be to, molekulės gali turėti ir sukimosi spektrą. Būtent dėl šios priežasties šaltų žvaigždžių spektrai pasižymi kur kas didesniais sugerties linijų kiekiais, lyginant juos su karštomis žvaigždėmis, mat esant žemesnėms temperatūroms gali pradėti formuotis molekulės.
Daugelis šių spektrų savybių yra būdingos mikrobangei spektro daliai, o kai kurios iš jų itin priklauso nuo kvantinės mechanikos reiškinių, kurie savo ruožtu priklauso nuo tikslių protono ir elektrono masių. Jeigu šių masių vertės pakistų, tuomet atitinkamai pasikeistų ir kai kurių spektro linijų padėtys. Lygindami šiuos galimus nukrypimus, astronomai tikisi sužinoti, kaip galėtų kisti šios fundamentalios vertės.
Pirmasis sunkumas yra tas, kad metanolis (CH3OH) yra pakankamai retas darinys, mat net 98 procentus mūsų Visatos sudaro vandenilis ir helis. Likę 2 procentai tenka visiems likusiems elementams (iš jų labiausiai paplitę – deguonis ir anglis). Taigi iš 4 labiausiai Visatoje paplitusių elementų metanoliui tenka 3. Tai jau neblogai, tik nereikia pamiršti, kad šie elementai turi vienas kitą surasti Visatos toliuose. Čia situacija pasunkėja, nes molekulės egzistavimui reikalinga tinkama temperatūra: jei bus per karšta, molekulė suskils, jei bus per šalta, neužteks energijos, kad būtų sužadinta spinduliuotė, kurią mes galėtum užregistruoti. Atsižvelgus į šiuos reikalavimus, galima pradėti manyti, jog Visatos ar bent jau galaktikos platybėse aptikti metanolį turėtų būti sudėtinga.
Laimei, metanolis yra vienas iš kelių molekulių, kurioms būdingas astronominio mazerio reiškinys. Mazeriu yra vadinamas mikrobangų lazerio atitikmuo – čia nestiprus šviesos impulsas gali sukelti kaskadą, kai šviesos paveiktos molekulės taip pat ima skleisti tam tikro dažnio spinduliuotę. Tai smarkiai padidina metanolio molekulių debesies skaistį, todėl iš karto išauga galimo jų aptikimo atstumas.
Tyrinėdami Paukščių tako galaktikos metanolio mazerius, pasirodžiusiojo darbo autoriai aptiko, jog jeigu elektrono ir protono masių santykis ir pakinta, šis pokytis siekia ne daugiau negu tris šimtamilijonines dalis. Panašūs tyrimai buvo atlikti su amoniako molekulėmis, galinčiomis suformuoti mazerius – gautos išvados irgi labai panašios.
