Vědci postupně objevili důvěryhodné fyzikální zákony a základní konstanty, které nás ukotvují ve víru reality. Jsou ale tyhle zákony a konstanty univerzální v prostoru a času anebo je to jenom taková lokální záležitost? V souvislosti s principem ekvivalence, z něhož vychází Einstenova obecná relativita, by univerzální být měly. To si vyloženě říká o prověření, i když to pochopitelně není úplně snadné.
Pustili se do toho vědci ve službách Foundation for Fundamental Research on Matter (FOM) nizozemské národní organizace pro vědecký výzkum NWO, z laboratoře LaserLaB na Svobodné univerzitě v Amsterdamu a jejich spolupracovníci, kteří zjišťovali, zda jednu ze základních fyzikálních konstant, tedy poměr hmotnosti protonu a neutronu, náhodou neovlivňuje síla gravitačního pole, v němž se tyhle částice zrovna nacházejí. Počínali si přitom velmi důvtipně. Sehnat na naší planetě ohromné gravitační pole není právě snadné, tak si ho pořídili ve vesmíru. Díky sofistikovaným měřením odvodili poměr hmotnosti protonu a elektronu na povrchu bílého trpaslíka, hvězdného oharku, jaké bývají pozůstatkem mrtvé hvězdy velikosti Slunce.
Bílý trpaslík je sice úplně maličký, srovnatelný s planetami, zároveň je ale nesmírně hustý a hmotný, takže při jeho povrchu bývá gravitační pole desettisíckrát silnější, nežli na Zemi a podobných planetách. Vědci FOM a jejich kolegové nakonec zjistili, že v pozemské laboratoři i na povrchu bílého trpaslíka je poměr hmotnosti protonu a elektronu prakticky úplně stejný, s velmi dobrou statistikou. V obou případech je tedy proton 1 836, 152 672 krát těžší, nežli elektron.
Badatelé během výzkumu analyzovali absorpční spektra molekulárního vodíku H2 z fotosféry, čili zářivé vrstvy bílého trpaslíka. Tato spektra poté porovnali s odpovídajícími spektry získanými na laseru v LaserLaB. Absorpční spektra odhalují frekvence elektromagnetického záření, které jsou absorbovány částicemi. Byť i jen nepatrná odchylka v poměru hmotnosti protonu a elektronu by ovlivnila strukturu dotyčné molekuly a to by se projevilo i na absorpčním spektru. Spektra absorpčního záření ze Země i z bílého trpaslíka se ale téměř shodovala, takže poměr hmotnosti protonu a elektronu podle všeho nezávisí na síle gravitačního pole.
První autorka badatelského týmu Julija Bagdonaite neskrývá spokojenost. Před časem se jim na chilské soustavě teleskopů Very Large Telescope povedlo potvrdit konstantnost této základní fyzikální konstanty v čase, během historie vesmíru, teď zase uspěli v mohutném gravitačním poli. Postupně vychází najevo, že přinejmenším tahle fyzikální konstanta má pořádně tuhý kořínek a lze na ní stavět v úvahách o osudu celého vesmíru.
Literatura
FOM News 19. 9. 2014, arXiv:1409.1000, Wikipedia (Equivalence principle, Proton-to-electron mass ratio).