Me entero leyendo en PhysOrg el artículo Nature’s laws may vary across the Universe que hace referencia a un pre-print que está en Arxiv pero que también se ha publicado en Physical Review Letters: Indications of a spatial variation of the ne structure constant, J. K. Webb et. al., Oct 2011, (PRL 107, 2011).

Imagen: Phys Org

El problema de si las constantes físicas son constantes se las trae. Aparte del trabalenguas terminológico arrastra tras de sí unas profundas consecuencias conceptuales.

Lo primero, uno de los pilares fundamentales de la relatividad especial es el postulado de que las leyes de la física son las mismas con independencia del observador. Esto fue una generalización de lo que ya se sabía cuando se comenzó a estudiar el campo electromagnético, pero todo lo que sabemos en la actualidad nos lleva a concluir que este postulado es bastante razonable.

Si las constantes variasen con el tiempo de manera que en cada instante tienen el mismo valor en todas partes pero dicho valor es susceptible de cambiar, entonces el problema conceptual es explicar a qué se debe este cambio, pero no tendría implicaciones tan profundas en la física que el caso que propone este paper que es variaciones locales de los valores de las constantes. Vamos, que ni constantes ni ocho cuartos. Tal vez lo bastante pequeños para que de forma local nos parezcan constantes. Pero a nivel conceptual hay una diferencia enorme entre algo que de cerca parece constante y en algo que globalmente es constante. Afecta y mucho.

Los primeros indicios de que la constante de estructura fina podría no ser constante son de hace diez años cuando Webb, Flambaum y otros utilizaron el observatorio Keck en Hawaii para hacer un experimento similar.

El equipo de Webb et. al. han utilizado el Very Large Telescope y comparando distintas observaciones sugieren que en cierta zona del universo se observa un valor más pequeño en la constante de estructura fina en la luz que nos viene con un gran corrimiento al rojo (recordemos que el corrimiento al rojo o redshift es producido por efecto Doppler como consecuencia de que el universo se expande y la luz nos llega de objetos que se alejan entre sí) que en otra zona del cielo observando también corrimientos al rojo grandes.

Es decir, que mirando esencialmente lo mismo en dos direcciones distintas, no se obtiene el mismo valor para la constante de estructura fina.

Ahora Webb et. al. han aumentado las medidas y medido el valor de la constante en 300 galaxias muy lejanas en una región del cielo mucho mayor a la de diez años atrás cuando hicieron el experimento en el observatorio Keck. Lo que obtuvieron fue que mientras en una región la constante decrece en la otra aumenta.

La siguiente imagen muestra una de las figuras que vienen en el preprint:

Fig. 5 del paper

En verde, los datos obtenidos únicamente a través del telescopio Keck. El azul, solo los del VLT y la región roja es la combinación de ambos. La parte gris corresponde a la vía láctea. Todo está representado en coordenadas ecuatoriales (ascensión recta y declinación).

Si la constante variara de forma espacial esto tocaría la fibra sensible de la Relatividad aunque no es algo que pille de nuevas porque hay ya algunas teorías que plantean que esto pueda suceder. Si la variación es muy suave también podría significar que el universo es mucho mayor que la parte observable del mismo y entonces estaríamos hablando de un universo que incluso podría ser infinitamente grande donde las constantes variaran muy poco en el radio del universo observable, lo bastante poco para que nos parecieran constantes hasta que nos fijáramos lo suficiente.

Pero esto no es tan simple. Un pequeño cambio ya hace que no sean constantes y eso trae problemas a nivel teórico. También nos complicaría un poco la vida pensar en cómo sería el universo en otras regiones donde las constantes tengan valores muy distintos a los que conocemos actualmente.

También os puede interesar esta entrada en Experientia Docet:
¿Varía espacialmente la constante de estructura fina?, Sep 2010.