Tants peenstruktuuri konstandi ümber

Potentsiaalse energia on lood aga teised. Välja potentsiaal on sarnane tuttavlikumale näitele nagu palli mäest alla veeremisele. Potentsiaali suurus selle miinimumi lähedal sõltub välja massist! Enamike skalaarväljade nagu Higgsi välja jaoks on potentsiaal äärmiselt järsk. See tähendab, et kui Sa välja selle miinimum potentsiaalist vaid veidi paigast nihutad, langeb see kohe oma miinimum väärtuseni tagasi.

Me ei tea a priori, milline potentsiaal tulevikus on. Me peame seda teooriat defineerides ise täpsustama. Samas annab kvantväljateooria meile vihjeid. Universumit juhivad lõppkokkuvõttes kvantmaailma seadused, mitte klassikaline maailmapilt. Skalaarvälja väärtus on tegelikult kvantoperaatori oodatav väärtus. Selline operaator koosneb aga kõikidest teistest väljadest, millega see seotud on. Antud juhul absoluutselt kõikide universumis olevate laetud osakestega.

Tegelikult ei vaatle me „paljast“ potentsiaali, vaid selle renormaliseeritud väärtust. Viimane võtab arvesse mitmet sorti efekte, mida virtuaalosakesed kvantvaakumist eksistensi hüpates ning seejärel taas kadudes tekitavad.

Skalaarvälja renormaliseerimisest tingitud põhilist mõju on väga kerge kokku võtta – see muudab massi suureks. Seega, kui sa paremini ei teaks, ootaks sa, et potentsiaal oleks nii väike kui võimalik – ilmselt Plancki skaala lähedal. Näiteks Higgsi bosoni mass on sadu kordi suurem kui prootonil, mis tundub suurena. Samas on tegelikult mõistatus, miks see tohutult palju suurem ei ole. Seda kutsutakse osakestefüüsika hierarhia probleemiks.

Aga mis sai meie peenstruktuuri konstandist sõbrast? Kui sooritatud vaatlusted on õiged, peaks väljal olema äärmiselt väike mass. Vastasel juhul ei muutuks see sujuvalt üle kogu universumi, vaid hõljuks kahjutult oma potentsiaali põhja lähedal. Seotud võrranditesse numbrid sisse pannes saame, et selle mass peaks olema 10 (astmes) -42 GeV või vähem, kus 1 GeV on võrdne prootoni massiga. Teiste sõnadega, arutult väike.

Kuid ei ole mitte mingit teada olevat põhjust, miks skalaarväli, millele peenstruktuuri konstant toetub, nii väike peaks olema. Sellest rääkisid mõningal määral Banks, Dine, and Douglas. Nad kinnitasid meie intuitsiooni, et väike muutus peenstruktuuri konstandis on seotud tohutu muutusega potentsiaalses energia.

Probleem on aga selles, et see tuletuskäik on peenstruktuuri konstanti käsitledes väga heal põhjusel täielik läbikukkumine. Me ei saa takistada selle „suhtlemist“ teiste väljadega, kuna see on parameeter, mis määrabki elektromagnetismi tugevuse! Meeldigu see teile või mitte, see on seotud elektromagnetväljaga ning kõigi looduse laetud osakestega.

Seetõttu ongi teoreetikud tulemuse suhtes skeptilised. Me ei väida, et see oleks võimatu. Kui kogutud andmeid kinnitatakse, siis kujutab see meie teoreetilistele konstruktsioonidele tõsist väljakutset. Samas sunniks see meid selle selgitamiseks veelgi kavalamaks muutuma.

tegelikult on asi pigem selles, et meil on väga head põhjus uskuda, et peenstruktuuri konstant on konstant. Küsimus ei ole nii triviaalne, kui kulli ja kirja viskamine. Arvestades neid häid põhjusi vajame me tõsiselt häid andmeid, et küsimuses meie meeli muuta. Neid aga meil veel ei ole, aga kohe kindlasti on meil piisavalt motivatsiooni, et neid edasi otsida.