Un nuovo studio condotto da un team di astrofisici ha esaminato la stabilità delle costanti fondamentali della fisica, osservando la galassia di Andromeda. La ricerca, guidata da Renzhi Su e collaboratori provenienti da istituzioni prestigiose come l’Osservatorio Astronomico di Shanghai e l’Accademia delle Scienze cinese, si propone di rispondere a una domanda cruciale: le costanti della fisica sono davvero immutabili nel tempo e nello spazio?
Le costanti della fisica: un interrogativo aperto
Una questione centrale nella fisica moderna riguarda le cosiddette costanti fondamentali, come il rapporto tra le masse del protone e dell’elettrone o la costante di struttura fine. Alcune teorie avanzate suggeriscono che queste grandezze potrebbero subire variazioni nel tempo o nello spazio. Ad esempio, teorie come quella delle stringhe o la gravità quantistica ipotizzano che tali variazioni possano avvenire anche se in modo molto limitato.
Verificare se queste costanti possano effettivamente variare è fondamentale per comprendere meglio l’universo e potrebbe fornire indizi sulla natura quantistica della gravità. Questa ricerca si inserisce in un contesto più ampio dove scienziati cercano risposte a domande ancora irrisolte riguardanti il funzionamento dell’universo.
Un viaggio nel passato: 2,5 milioni di anni fa
Per testare l’ipotesi sulla stabilità delle leggi fisiche, il team ha diretto i radiotelescopi verso Andromeda , una galassia vicina distante circa 2,5 milioni di anni luce dalla Terra. Questo significa che ciò che osserviamo oggi ci racconta com’era quella galassia due milioni e mezzo d’anni fa.
Utilizzando il Green Bank Telescope negli Stati Uniti, gli scienziati hanno analizzato con grande precisione le emissioni radio provenienti da due molecole comuni nell’universo: l’idrogeno neutro e l’ossidrile . Le frequenze emesse da queste molecole sono ben conosciute grazie agli studi in laboratorio; pertanto eventuali differenze rispetto ai dati attuali potrebbero indicare variazioni nelle costanti fondamentali.
Risultati dello studio: nessuna variazione significativa
Dopo ore intensive di osservazione seguite da un’attenta analisi statistica dei dati raccolti, i ricercatori hanno concluso che non ci sono evidenze significative riguardo a variazioni nelle costanti fondamentali. Qualsiasi differenza riscontrata è risultata così piccola da rientrare nei margini d’errore previsti dagli esperimenti scientifici standardizzati.
In particolare:
- Il rapporto tra le variabili studiate non ha mostrato cambiamenti significativi negli ultimi 2,5 milioni d’anni.
- Eventuali fluttuazioni potenziali sarebbero inferiori alle previsioni fatte dalle teorie alternative esistenti.
Un approccio innovativo per colmare un vuoto nella ricerca
Fino ad ora gli studi sulla stabilità delle costanti erano stati effettuati principalmente in laboratorio su scale temporali brevi oppure analizzando eventi cosmici molto distanti nel tempo – fino a 13 miliardi d’anni fa. Questo nuovo studio riempie una lacuna importante esplorando periodi intermedi legati alle dinamiche galattiche su scale temporali milionarie.
L’approccio adottato dal team – ovvero effettuare osservazioni simultanee su diverse righe spettrali nella stessa area della galassia – si è dimostrato efficace per ridurre gli errori sistematici nei risultati ottenuti. Con lo sviluppo futuro degli strumenti scientifici più sensibili come il Square Kilometre Array , sarà possibile estendere questi test ad altre galassie ed epoche ancora più remote nell’universo.