La costante di struttura fine rimane la stessa anche vicino a un buco nero?

Secondo la fisica standard, la costante di struttura fine, che regola le interazioni delle particelle cariche elettricamente, è la stessa ovunque nell’universo. Alcune teorie alternative, tuttavia, suggeriscono che la costante potrebbe essere diversa in alcuni luoghi, come l’ambiente gravitazionale estremo attorno a un buco nero.

Un documento pubblicato su Physical Review Letters sostiene che, quando è stato messo alla prova vicino al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea, il numero struttura fine non è cambiato.

La costante di struttura fine fa parte di un assortimento di numeri immutabili che si trovano nelle formule della fisica, come la massa di un elettrone o la velocità della luce. Determina dunque la forza con cui si attirano le particelle cariche elettricamente. Gli scienziati non sanno perché abbia questo valore, ovvero circa 1/137, ma le sue dimensioni sembrano cruciali: se quel numero fosse molto diverso, gli atomi non si formerebbero.

Attraverso esperimenti di laboratorio, gli scienziati hanno dimostrato che la costante di struttura fine non varia nel tempo. “La cosa interessante è provare a cercare variazioni altrove nell’universo, in un ambiente totalmente diverso“, afferma il fisico Aurélien Hees di SYRTE presso l’Observatoire de Paris.

Osservando la luce di cinque stelle che si trovano nei pressi del buco nero supermassiccio al centro della galassia, Hees e colleghi hanno cercato le prove di eventuali alterazioni del valore della costante di struttura fine.

Quando la luce delle stelle è separata in diverse lunghezze d’onda, mostra caratteristiche linee di assorbimento, che indicano particolari lunghezze d’onda della luce che sono assorbite da determinati atomi.

Se la costante di struttura fine fosse alterata al centro della galassia, la separazione tra quelle linee di assorbimento differirebbe dalle misurazioni delle linee di assorbimento fatte sulla Terra.

Le linee di assorbimento, però, in questo caso, concordano con le aspettative.

I ricercatori hanno calcolato che la costante di struttura fine vicino al buco nero concorda con la definizione standard a un valore superiore al millesimo di percento. “È la prima volta che gli scienziati hanno cercato una variazione della costante di struttura fine nelle vicinanze di un buco nero”, afferma Wim Ubachs della Vrije Universiteit Amsterdam.

Uno studio del 2010 ha suggerito che la costante di struttura fine potrebbe variare man mano che gli scienziati guardano più lontano nello spazio, con il numero che aumenta o diminuisce in determinate direzioni, ma non c’è nulla di definitivo. Quindi gli scienziati stanno sondando la costante in vari modi, incluso vicino a un buco nero.

“Queste ricerche sono molto importanti perché indicano l’inizio di un nuovo tipo di studio“, vale a dire, la ricerca di variazioni della costante di struttura fine al centro della galassia, afferma il fisico John Webb dell’Università del New South Wales a Sydney .

In alcune ricerche precedenti, Webb e il suo team non hanno trovato alcuna variazione della costante di struttura fine in un ambiente ancora più estremo dal punto di vista gravitazionale: la superficie di dense stelle morte chiamate “Nane bianche”.

“se la nuova ricerca avesse trovato qualche indicazione di cambiamento nella costante, sarei stato molto sorpreso“, ha dichiarato il ricercatore.