24 juni 2024

Elektromagnetisme heeft weinig last van de zwaartekracht

Fine Structure ConstantEen internationaal team van wetenschappers heeft gebruik gemaakt van de Hubble-ruimtetelescoop om te meten in hoeverre de elektromagnetische kracht beïnvloed wordt door het krachtige zwaartekrachtveld van een witte dwergster. Het is voor het eerst dat wetenschappers iets gaan verkennen dat voorheen slechts het domein van de theoretische natuurkunde is geweest. De resultaten van het onderzoek zijn vandaag bekend gemaakt op de bijeenkomst van de Royal Astronomical Society.De elektromagnetische kracht is één van de vier fundamentele krachten van het universum. De sterkte van deze kracht wordt uitgedrukt in een getal dat de “fijnstructuur constante” wordt genoemd, een getal dat wordt weergegeven als de Griekse letter alfpha. Deze waarde is een combinatie van de lichtsnelheid, de elektrische lading van het elektron en de Planck-constante.Op aarde heeft alpha altijd dezelfde waarde: ongeveer 1/137. Natuurkundigen vragen zich het volgende af: is alpha werkelijk een constante, of kan de waarde verschillen in andere delen van het universum, of in de aanwezigheid van een krachtig zwaartekrachtveld? Waarnemingen van verre quasars hebben uitgewezen dat alpha mogelijk een verschillende waarde kan hebben in verschillende delen van het universum, hoewel dit resultaat nog niet onafhankelijk bevestigd is.

alpha measurement white dwarf hubble

Credit: Dr Julian Berengut, University of New South Wales

Sommige modellen stellen dat alpha ook kan verschillen in de aanwezigheid van een krachtig zwaartekrachtveld, zoals in de omgeving van een witte dwergster. Hiertoe heeft men waarnemingen verricht bij de witte dwerg G191-B2B, waarbij gebruik is gemaakt van de ijzer- en nikkelionen die gevangen zijn in de atmosfeer van de witte dwerg. Ondanks het krachtige zwaartekrachtveld (100.000 keer sterker dan dat van de aarde), blijven deze ionen boven het oppervlak van de witte dwerg als gevolg van de krachtige straling dat door de ster wordt uitgezonden.De ionen absorberen een gedeelte van het licht van de witte dwerg, waardoor een “absorptiespectrum” geproduceerd wordt. Dit spectrum stelt wetenschappers in staat de waarde van alpha heel precies te meten. Het blijkt dat deze waarde weinig of niet verschilt van de waarde zoals dat op aarde is gemeten. Als de waarde van alpha al verschilt, dan kan dit verschil niet groter zijn dan één-op-tienduizend, m.a.w. een honderdste procent.Er is echter een kanttekening: de aardse waarde van alfa is nog gebaseerd op laboratoriummetingen uit de jaren zeventig. Om te kunnen vaststellen of alfa echt constant is, moeten nauwkeurigere metingen worden verricht. Bron: Royal Astronomical Society.

Share

Comments

  1. P Hein zegt

    Begrijp ik het nu goed, dat zwaartekracht ook geen invloed heeft op licht, wat ook een elektromagnetische kracht is?
    En dat daarmee dus het idee van afbuigend licht en dat idee van zwarte gaten ook wegvalt? Wat mij overigens niet logisch in de oren klinkt
    Of zit ik hier helemaal fout.

    • Goede vraag! Maar de invloed van zwaartekracht op licht is niet in het geding, die blijft gewoon wat ‘ie is en dus zullen objecten als zwarte gaten en zwaartekrachtslenzen er gewoon zijn, zoals ook waargenomen. De studie in Olaf z’n blog ging over de vraag of alpha (α) echt wel een natuurconstante is – met nadruk op het woord constante of dat er variabiliteit in zit. Met name theorieën die proberen de zwaartekrachtstheorie van Einstein om te vormen tot een quantum zwaartekracht en die daarbij de hulp inroepen van zogenaamde scalar deeltjes denken dat alpha niet constant is.

    • Volgens mij heeft de zwaartekracht wel degelijk effect op het licht, zoals je zegt. De fijnstructuurconstante is een dimensieloos getal: een verhouding van diverse waarden van verschillende grootheden. Dus dat zelf alleen iets over de grootte van bepaalde effecten zegt.

      Ik stel me zo voor dat bij verandering van de fijnstructuurconstante de mate van afbuiging van het licht zou kunnen veranderen. Net zoals bij een glazen lens.

      De brekingsindex van glas (van een bijvb een lens) wordt bepaald door de verhouding tussen de lichtsnelheid en de snelheid van het licht in glas. In glas wordt de grootte van de lichtsnelheid weer bepaald door de relatieve elektrische permittiviteit en de relatieve magnetische permeabiliteit. Maar deze grootheden zitten in als absolute waarden epsilon-nul of anders geschreven als mu-nul in de fijnstructuurconstante.

      Als deze fijnstructuurconstante daar ter plaatse niet echt constant zou zijn, dan is de sterkte van de zwaartekrachtslens anders dan je zou vermoeden.

      In dit verband ben ik altijd bang voor het meten met een veranderlijke maat: als alles langer zou worden, dan wordt je meetlat ook langer en kan je geen lengtevergroting meten. Stel dat er twee grootheden gekoppeld zijn, zodat bijvoorbeeld verandering van de grootte van de lichtsnelheid gekoppeld is aan de verandering van de absolute permittiviteit zodat het resultaat hetzelfde blijft.

Speak Your Mind

*