Pamatkonstantu mērīšana ar metanolu

Pin
Send
Share
Send

Atslēga astronomiskajā modelēšanas procesā, kurā zinātnieki mēģina izprast mūsu Visumu, ir visaptverošas zināšanas par vērtībām, kas veido šos modeļus. Tas parasti šķiet labs pieņēmums, jo modeļi bieži rada galvenokārt precīzus mūsu Visuma attēlus. Bet tikai lai pārliecinātos, astronomi vēlas pārliecināties, ka šīs konstantes telpā un laikā nav mainījušās. Tomēr pārliecināties par to ir grūts izaicinājums. Par laimi, nesens raksts ir ierosinājis, ka mēs, iespējams, varēsim izpētīt protonu un elektronu pamatmasas (vai vismaz to attiecību), apskatot salīdzinoši parasto metanola molekulu.

Jaunā ziņojuma pamatā ir sarežģīti metāna molekulas spektri. Vienkāršos atomos fotoni tiek ģenerēti pārejās starp atomu orbitāļiem, jo ​​tiem nav citas iespējas enerģijas uzkrāšanai un pārvēršanai. Bet ar molekulām ķīmiskās saites starp komponentu atomiem var uzglabāt enerģiju vibrāciju režīmā tādā pašā veidā, kā masas, kas savienotas ar avotiem, var vibrēt. Turklāt molekulām trūkst radiālās simetrijas, un tās var uzkrāt enerģiju, rotējot. Šī iemesla dēļ vēso zvaigžņu spektros ir parādīts daudz vairāk absorbcijas līniju nekā karsto, jo vēsāka temperatūra ļauj molekulām sākt veidoties.

Daudzas no šīm spektrālajām īpašībām atrodas spektru mikroviļņu daļā, un dažas ir ārkārtīgi atkarīgas no kvantu mehāniskās ietekmes, kas savukārt ir atkarīga no precīzām protona un elektronu masām. Ja šīs masas mainītos, mainītos arī dažu spektrālo līniju pozīcija. Salīdzinot šīs variācijas ar paredzamajām pozīcijām, astronomi var iegūt vērtīgu ieskatu par to, kā var mainīties šīs pamatvērtības.

Galvenās grūtības sagādā tā, ka lielajā lietu shēmā metanols (CH3OH) ir reti, jo mūsu Visumā ir 98% ūdeņraža un hēlija. Pēdējos 2% veido visi citi elementi (nākamais izplatītākais ir skābeklis un ogleklis). Tādējādi metanols sastāv no trim no četriem visizplatītākajiem elementiem, bet, lai veidotu attiecīgo molekulu, tie jāatrod viens otram. Turklāt tiem jābūt arī pareizajā temperatūras diapazonā; pārāk karsts un molekula ir sadalīta; pārāk auksts un nepietiek enerģijas, lai radītu emisijas, lai to noteiktu. Tā kā molekulām ir reti sastopamība ar šiem apstākļiem, jūs varētu gaidīt, ka atrast pietiekami daudz no tiem, it īpaši visā galaktikā vai Visumā, būs izaicinājums.

Par laimi, metanols ir viena no nedaudzajām molekulām, kurai ir nosliece uz astronomisku masera veidošanu. Masers ir lāzera mikroviļņu ekvivalents, kurā neliela gaismas ievade var izraisīt kaskādes efektu, kurā tas inducē molekulām, kurām tas darbojas, lai izstarotu gaismu arī noteiktās frekvencēs. Tas var ievērojami uzlabot mākoņa, kas satur metanolu, spilgtumu, palielinot attālumu, līdz kuru to varētu viegli noteikt.

Pētot metanola veidotājus Piena Ceļā, izmantojot šo paņēmienu, autori atklāja, ka, ja mainās elektronu masas attiecība pret protonu, tas izmainās par mazāk nekā trim daļām simts miljonos. Līdzīgi pētījumi ir veikti arī, izmantojot amonjaku kā marķiermolekulu (kas arī var veidot masers), un nonākuši pie līdzīgiem secinājumiem.

Pin
Send
Share
Send