Μεταβάλλονται οι νόμοι της φύσης με τον χρόνο;

Ακριβείς μετρήσεις του φωτός από μακρινά κβάζαρ δείχνουν ότι η τιμή της σταθεράς της λεπτής υφής μπορεί να έχει αλλάξει κατά την εξέλιξη του Σύμπαντος. Αν αυτό επιβεβαιωθεί οι συνέπειες θα είναι τεράστιες για το οικοδόμημα της φυσικής. 

       

Τι εννοούμε όταν λέμε νόμοι της φύσης; Η φράση αυτή αφήνει να εννοηθεί ένα σύνολο αμετάβλητων κανόνων οι οποίοι εφαρμόζονται σε όλα τα σημεία και σε όλες τις χρονικές στιγμές του Σύμπαντος. Δεν πρέπει όμως να ξεχνάμε ότι σε τελευταία ανάλυση είναι οι άνθρωποι εκείνοι που δηλώνουν ότι μια επιστημονική θεωρία είναι νόμος της φύσης, και οι άνθρωποι συχνά σφάλλουν. 

Η ανάπτυξη μιας επιστημονικής θεωρίας έχει ακολουθήσει πάντα την ανάγκη κατανόησης  μιας παρατήρησης για την οποία δεν υπήρχε προηγουμένως ικανοποιητική εξήγηση. Όταν αναπτύσσουν νέες θεωρίες οι φυσικοί, υποθέτουν ότι θεμελιώδεις ποσότητες όπως η σταθερά της βαρύτητας, η ταχύτητα του φωτός στο κενό, η το φορτίο του ηλεκτρονίου παραμένουν σταθερά. Και όταν οι θεωρίες αυτές προβλέπουν ορθά τα αποτελέσματα νέων παρατηρήσεων, η πίστη μας ότι αυτές οι θεμελιώδεις ποσότητες είναι πραγματικά σταθερές δυναμώνει. 

Επιπλέον, παρά τις γρήγορες αλλαγές στην τεχνολογία κατά τις προηγούμενες δεκαετίες, η χρονική κλίμακα κατά την οποία πραγματοποιούνται οι μεγάλες νέες ανακαλύψεις στην φυσική, είναι συγκρίσιμες με την διάρκεια της ανθρώπινης ζωής στην Γη. Αυτό σημαίνει ότι οι θεωρίες που αναπτύχθηκαν πριν από δεκαετίες μοιάζουν σε σχέση με τη ζωή του Σύμπαντος μάλλον πρόσφατες.  

Είναι ουσιαστικό να θυμόμαστε επίσης τα όρια μέσα στα οποία γίνεται η πειραματική επιβεβαίωση των φυσικών θεωριών μας. Τα περισσότερα από τα πειράματα που κάνουμε για να ελέγξουμε τις θεωρίες περιορίζονται σε μια μικρή περιοχή του Σύμπαντος, κοντά στη Γη ή στις περιοχές που μπορούμε να παρατηρήσουμε με τα τηλεσκόπιά μας. Ίσως αν μπορούσαμε να κάνουμε πειράματα σε διαφορετικά μέρη του Σύμπαντος ή σε διαφορετικές χρονικές στιγμές του, τα αποτελέσματά μας να ήταν διαφορετικά.  Κάτι τέτοιο φαίνεται να συμβαίνει και όταν μετράμε τη σταθερά λεπτής υφής που υπήρχε στο μακρινό παρελθόν. 

       

Τι είναι η σταθερά λεπτής υφής;

Ο πρώτος που έθεσε το ερώτημα αν οι νόμοι της φύσης παρέμεναν αναλλοίωτοι από την εποχή του Big Bang ήταν ο Paul Dirac το 1937. Ο Dirac προσπάθησε να συνδέσει τη σταθερά της βαρύτητας, η οποία περιγράφει τα φαινόμενα μακροσκοπικής κλίμακας του Σύμπαντος, με διάφορες σταθερές και αριθμούς που περιγράφουν φαινόμενα της μικροσκοπικής κλίμακας. Στην προσπάθειά του αυτή κατέληξε ότι μια από τις σταθερές της φύσης, αυτή της βαρύτητας μεταβαλλόταν με το χρόνο. 

Αν και οι παρατηρήσεις μας που ακολούθησαν δεν δικαίωσαν τον Dirac, οι πρόοδοι σε πολλούς τομείς της φυσικής και της αστρονομίας μας έχουν δώσει το έναυσμα για να ερευνήσουμε αν μπορούν να μεταβάλλονται οι σταθερές της φύσης. Ιδιαίτερα εξετάζεται το ερώτημα: Είναι η σταθερά λεπτής υφής πραγματικά σταθερά, η έχει αλλάξει η τιμή της κατά την ιστορία του Σύμπαντος. 

Η σταθερά λεπτής υφής , α, είναι ένα μέτρο της ισχύος της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης, με την οποία τα ηλεκτρόνια δεσμεύονται μέσα στα άτομα και τα μόρια. Ορίζεται ως  α = e²/h bar c = 1/137, όπου e είναι το φορτίο του ηλεκτρονίου, h bar είναι η σταθερά του Planck διαιρεμένη δια 2π, και c είναι η ταχύτητα του φωτός στο κενό. Η σταθερά λεπτής υφής παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον διότι είναι αδιάστατος αριθμός. Αυτό την κάνει πιο θεμελιώδη από άλλες σταθερές η τιμή των οποίων εξαρτάται από τις μονάδες μέτρησης. 

Ο υπέρτατος στόχος των θεωρητικών φυσικών είναι να βρεθεί μια ενιαία θεωρία που να περιγράφει τις 4 θεμελιώδεις δυνάμεις. Την βαρύτητα, την ηλεκτρομαγνητική, και την ισχυρή και ασθενή πυρηνική δύναμη. Αν και οι ισχύς αυτών των δυνάμεων διαφέρουν, όπως και η εμβέλειά τους, οι περισσότεροι φυσικοί πιστεύουν ότι μια ενοποιημένη θεωρία θα ανακαλυφθεί. Αν δεν βρεθεί μια τέτοια θεωρία, θα χαθεί ένα μεγάλο μέρος της κομψότητας και της ομορφιάς της θεμελιώδους φυσικής.  

Η Γενική θεωρία της Σχετικότητας  για την βαρύτητα απαιτεί μόνο 3 χωρικές διαστάσεις. όμως ο κυριότερος υποψήφιος για μια ενοποιημένη θεωρία απαιτεί και άλλες διαστάσεις πέραν των τριών. Δεν γνωρίζουμε αν αυτές οι ενοποιημένες θεωρίες είναι σωστές, αλλά αν υπάρχουν και άλλες διαστάσεις, θα πρέπει να είναι μικροσκοπικές σε σχέση με τις συνηθισμένες χωρικές διαστάσεις. Η ιδέα να αποδώσουμε μέγεθος σε μια διάσταση, μπορεί να φαίνεται παράξενη αλλά είναι σημαντική.    

Το παρόν μέγεθος του Σύμπαντος καθορίζεται από την απόσταση που ταξίδεψε το φως από τη στιγμή του Big Bang, δηλαδή περίπου 13,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός, και από το μέγεθος της διαστολής του από τότε. Αυτό σημαίνει ότι το πραγματικό μέγεθος του Σύμπαντος είναι περίπου 40 δισεκατομμύρια έτη φωτός και αυξάνει. 

Οι επιπρόσθετες διαστάσεις διαστέλλονται μαζί με το Σύμπαν σύμφωνα με τις ενοποιημένες θεωρίες; Η απάντηση στην ερώτηση αυτή είναι: όχι. Αν οι μικροσκοπικές διαστάσεις διαστέλλονταν με τον ίδιο ρυθμό, τότε η ισχύς της βαρύτητας θα άλλαζε αρκετά γρήγορα, και δεν υπάρχουν ενδείξεις για κάτι τέτοιο. Όμως μπορούμε ίσως να συμπεράνουμε την ύπαρξη αυτών των επιπλέον διαστάσεων, ανιχνεύοντας μικρές μεταβολές στην ισχύ της βαρύτητας η των άλλων τριών δυνάμεων. 

Έχει προβλεφθεί για παράδειγμα ότι μεγάλου μεγέθους επιπρόσθετες διαστάσεις θα προκαλούσαν μικρές αποκλίσεις στο νόμο του αντιστρόφου τετραγώνου της βαρύτητας για αποστάσεις μικρότερες του 1 mm. Πρόσφατες μετρήσεις όμως από τον John Price και τους συνεργάτες του στο πανεπιστήμιο του Colorado στο Boulder, απέτυχαν να βρουν τέτοιες ενδείξεις σε αποστάσεις της τάξης των100 µm (J C Long και άλλοι. 2003 Nature 421 922). Αυτό είναι ένα από τα πολλά πειράματα που έγιναν για να ελέγξουν με υψηλή ακρίβεια, σταθερές, δυνάμεις και θεμελιώδεις συμμετρίες κατά τα τελευταία χρόνια. 

Υπάρχουν αρκετοί τρόποι να μετρήσουμε πιθανές μεταβολές του α με τον χρόνο. Μπορούμε να μετρήσουμε τα φάσματα απορρόφησης διαφόρων κβάζαρ που να έχουν διαφορετικές μετατοπίσεις προς το ερυθρό. Μπορούμε να συγκρίνουμε τους ρυθμούς με τους οποίους "πάλλονται" ατομικά ρολόγια φτιαγμένα από διαφορετικά στοιχεία. Μπορούμε επίσης να μελετήσουμε το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυματικής ακτινοβολίας ή την δημιουργία των στοιχείων στο πρώιμο Σύμπαν. Μια μέθοδος όμως που χρησιμοποιήθηκε για να ανιχνευθεί πως θα μπορούσε να έχει αλλάξει το Σύμπαν κατά τα δύο τελευταία δισεκατομμύρια χρόνια, στηρίζεται σε μια από τις πιο ασυνήθιστες διαδικασίες που μελετήθηκε ποτέ από τους φυσικούς. Σε αυτό που έχει αποκληθεί φυσικός πυρηνικός αντιδραστήρας στο Oklo της Κεντρικής Αφρικής. 

 

Η παράξενη ιστορία του αντιδραστήρα στο Oklo 

Το φυσικό ουράνιο περιέχει δύο ισότοπα. Το ένα είναι το ουράνιο-235, που χρησιμοποιείται για την πυρηνική σχάση και είναι σχετικά σπάνιο αφού συνιστά μόνο το 0,7% της συνολικής ποσότητας φυσικού ουρανίου. Το λιγότερο ραδιενεργό ουράνιο-238 αποτελεί το υπόλοιπο 99,3%. Το 1972, επιστήμονες από τη Γαλλία, παρατήρησαν κάτι μυστηριώδες σε δείγματα που προέρχονταν από ένα ορυχείο ουρανίου στη Γκαμπόν της Κεντρικής Αφρικής. Το σχετικό ποσοστό του ουρανίου-235 ήταν λιγότερο απ' ότι αναμενόταν, κατά ένα παράγοντα ίσο με 2. 

Μια πιθανή εξήγηση ήταν ότι κάποια ομάδα τρομοκρατών με υψηλή τεχνολογία είχε κλέψει το ουράνιο που έλειπε, για σκοπούς κάθε άλλο παρά αθώους. Όμως, και τα ισότοπα άλλων στοιχείων εμφανίζονταν να είναι ελαττωμένα κατά όπως συμβαίνει και μεταξύ των άχρηστων απόβλητων στους σύγχρονους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Η πιο εύλογη εξήγηση λοιπόν ήταν ότι στο Oklo υπήρχε κάποτε ένας φυσικός αντιδραστήρας. Αν και οι φυσικοί πυρηνικοί αντιδραστήρες είχαν προβλεφθεί από τον Paul Kuroda του πανεπιστημίου του Arkansas το 1956, το Oklo είναι το μόναδικό γνωστό παράδειγμα.  

 
Εικόνα 1.Ένα φυσικό θαύμα. Οι μετρήσεις που έγιναν στον φυσικό πυρηνικό αντιδραστήρα του Oklo στην Κεντρική Αφρική, μπορούν να θέσουν όρια στις πιθανές μεταβολές της σταθεράς της λεπτής υφής, κατά τα 2 δισεκατομμύρια προηγούμενα χρόνια. 

Αυτό που πιθανολογείται ότι συνέβη, είναι ότι το οξυγονωμένο νερό διέλυσε αργά το ουράνιο-235 που βρισκόταν αποθηκευμένο στο επιφανειακό πέτρωμα πριν από 2 δις. χρόνια. Αρχικά θα ήταν της τάξης του 3% αλλά με την πάροδο του χρόνου, πέρα από τη ραδιενεργό διάσπασή του, το διαλυμένο ουράνιο-235 θα συγκεντρώθηκε σε μάζες από παρακείμενα φύκη που δρουν ως φίλτρα, και βαθμιαία θα έφτασε στην απαιτούμενη κρίσιμη ποσότητα για να ξεκινήσουν πυρηνικές αντιδράσεις σχάσης, όπως και σ' ένα αντιδραστήρα. Ο αντιδραστήρας αυτός θα "έκαψε" το ουράνιο-235, κι έτσι εξηγούνται τα πολύ χαμηλά σημερινά ποσοστά του. 

Αλλά πως συνδέεται αυτό με τη σταθερά α; Το 1976, τέσσερα χρόνια μετά την ανακάλυψη του αντιδραστήρα στο Oklo, ο Alexander Shlyakhter του Ινστιτούτου Πυρηνικής Φυσικής του Leningrad έκανε τον συσχετισμό. Τα δείγματα από το Oklo, αποκάλυψαν ότι το ποσοστό εμφάνισης του Σαμάριου-149 ήταν 45 φορές λιγότερο απ' ότι σε άλλα επίγεια δείγματα, και ο Shlyakhter έδειξε ότι θερμικά νετρόνια μπορούσαν να μετατρέψουν το Σαμάριο-149 σε Σαμάριο-150 αν διέθεταν ακριβώς την απαιτούμενη ενέργεια. 

Η ενέργεια αυτή συντονισμού, μεταξύ των δύο μορφών του σαμαρίου, εξαρτάται από τη σταθερά α. Έτσι αν η σταθερά α είχε διαφορετική τιμή 2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν η ελάττωση του ποσοστού του Σαμαρίου-149 θα ήταν επίσης διαφορετική. Οι λεπτομέρειες του υπολογισμού είναι περίπλοκες αλλά δείχνουν ότι μια διαφορά στη σταθερά α από τον καιρό του πυρηνικού αντιδραστήρα του Oklo μέχρι σήμερα δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 10^-7.

Πολύ πρόσφατα, μια νέα τεχνική μέτρησης στη γεωλογία, γνωστή ως χρονολόγηση με Ρήνιο, μας έδωσε ακόμη πιο συγκεκριμένα αποτελέσματα. Οι ηλικίες που προσδιορίστηκαν με τη μέθοδο αυτή σε σιδηρούχους μετεωρίτες, είναι συνεπείς με αυτές που βρέθηκαν με άλλες μεθόδους. Από αυτό μπορούμε να δείξουμε ότι ο χρόνος ημιζωής του ρηνίου κατά τη β-διάσπαση, δεν μπορεί να έχει αλλάξει περισσότερο από 0,5% σε όλη την ηλικία του ηλιακού συστήματος. Αυτό μεταφράζεται σε ένα ανώτατο όριο της πιθανής κλασματικής μεταβολής της σταθεράς α της τάξης του 1 προς 10⁷ κατά τα 4.6 τελευταία δισεκατομμύρια χρόνια. 

Ενώ τα 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια είναι ένα μεγάλο χρονικό διάστημα, το Σύμπαν έχει μια ηλικία της τάξης των 13,5 δις χρόνια. Είναι δυνατόν να ανιχνεύσουμε μεταβολές του α ακόμα πιο παλιά, δηλαδή κατά τα αρχικά στάδια του Σύμπαντος; Η απάντηση είναι ναι, με τη βοήθεια των κβάζαρ. 

 

Η χρήση των κβάζαρ για να διερευνήσουμε την σταθερά λεπτής υφής

Τα κβάζαρ είναι συμπαγή αλλά εξαιρετικά φωτεινά αντικείμενα. Είναι τόσο φωτεινά ώστε μπορούμε να τα μελετήσουμε με λεπτομέρεια και με επίγεια τηλεσκόπια, παρά το γεγονός ότι βρίσκονται σε τεράστιες αποστάσεις από τη Γη. Πιστεύουμε ότι τα κβάζαρ περιέχουν μαύρες τρύπες στα κέντρα τους και ότι οι τεράστιες βαρυτικές δυνάμεις που ασκούνται από τη μαύρη τρύπα, είναι ικανές να προκαλέσουν την εκπομπή φωτός από τη γειτονική ύλη που πέφτει μέσα σ' αυτές. 

Η φύση έχει διασκορπίσει τα κβάζαρ σε όλο το Σύμπαν. Εφόσον λοιπόν τα κβάζαρ είναι ορατά σε όλες τις κατευθύνσεις στον ουρανό, μας παρέχουν ένα ισχυρό τρόπο χαρτογράφησης σχεδόν ολόκληρου του Σύμπαντος. Και όπως συμβαίνει και με κάθε άλλο αστρονομικό αντικείμενο, όταν κοιτάζουμε ένα κβάζαρ  το βλέπουμε όπως ήταν κατά το παρελθόν. Έτσι λοιπόν κάποια κβάζαρ είναι τόσο μακριά μας ώστε τα βλέπουμε όπως ήταν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Πράγματι, η παρατήρηση των κβάζαρ μπορεί να μας δώσει μια συνεχή ιστορία του Σύμπαντος, η οποία αρχίζει όταν το Σύμπαν ήταν περίπου ενός δισεκατομμυρίου ετών και συνεχίζεται αδιάλειπτα μέχρι σήμερα. 

Παρόλα αυτά δεν μπορούμε να μελετήσουμε τη σταθερά α με μια λογική ακρίβεια χρησιμοποιώντας τα ίδια τα κβάζαρ. Πρέπει μάλλον να εξετάσουμε τι συμβαίνει όταν η ακτινοβολία ενός κβάζαρ περνάει μέσα από ένα γαλαξία ο οποίος βρίσκεται μεταξύ του κβάζαρ και της Γης. Το κβάζαρ εκπέμπει φως σ' ένα ευρύ μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.  (Βλέπε εικ.2). Όταν όμως αυτό το φως περνάει μέσα από τα αέρια που βρίσκονται γύρω από ένα γαλαξία, ένας χαρακτηριστικός σχηματισμός από γραμμές απορρόφησης θα επικαθήσει πάνω στο φάσμα αυτό. 

Εικόνα 2. Εξομοίωση φάσματος απορρόφησης ενός κβάζαρ. Τα κβάζαρ είναι ουράνια σώματα πολύ υψηλής φωτεινότητας, τα οποία εκπέμπουν φως σε μεγάλη περιοχή μηκών κύματος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος (κόκκινη γραμμή). Το φάσμα τους έχει κορυφές σε αρκετά μήκη κύματος που οφείλονται σε εκπομπή από στοιχεία όπως το υδρογόνο, το οξυγόνο, το άζωτο, το πυρίτιο, ο άνθρακας και ο σίδηρος στην περιοχή γύρω από το κβάζαρ. Όταν το φως από το κβάζαρ περάσει κατά τη διαδρομή του προς τη Γη, κοντά από έναν γαλαξία, τα αέρια γύρω από τον γαλαξία προκαλούν ένα σχηματισμό γραμμών απορρόφησης στο φάσμα του κβάζαρ (πράσινη γραμμή). Μετρώντας τα μήκη κύματος των γραμμών απορρόφησης που οφείλονται στα βαριά στοιχεία (στα δεξιά της εικόνας), μπορούμε να καθορίσουμε και την μετατόπιση προς το ερυθρό των αερίων και την τιμή της σταθεράς λεπτής υφής , α, κατά τον χρόνο που απορροφήθηκε το φως του κβάζαρ. Τέτοιες παρατηρήσεις δείχνουν ότι η τιμή του α ήταν ελαφρά μικρότερη μερικά δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Η πληθώρα των γραμμών απορρόφησης στα μικρότερα μήκη κύματος στ' αριστερά, οφείλονται σε υδρογόνο με διαφορετικές μετατοπίσεις προς το ερυθρό. 

 

Η παρουσία μιας γραμμής απορρόφησης σ' ένα ιδιαίτερο μήκος κύματος, αποκαλύπτει ότι ένα ιδιαίτερο στοιχείο ήταν παρόν στο αέριο γύρω από τον γαλαξία, και η ένταση κάθε τέτοιας φασματικής γραμμής απορρόφησης δείχνει την ποσότητα του στοιχείου που ήταν παρούσα. Εκτός από το υδρογόνο, του οποίου η παρουσία είναι κυρίαρχη στο Σύμπαν, οι γραμμές απορρόφησης αποκαλύπτουν επίσης την παρουσία Μαγνησίου, Σιδήρου, Ψευδαργύρου, Πυριτίου, Αργιλίου και Χρωμίου. 

Επιπλέον, οι γραμμές απορρόφησης μας λένε επίσης τι συνέβη όταν το φως πέρασε μέσα από το νέφος, πράγμα που θα μπορούσε να έχει συμβεί μόλις ΄1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά το Big Bang. Αν και το νέφος αυτό θα μπορούσε να έχει εξελιχθεί σε κάτι τελείως διαφορετικό μέχρι σήμερα, η φασματική γραμμή απορρόφησης μας παρέχει ένα σταθερό αποτύπωμα της κατάστασής του στο μακρινό παρελθόν. Στο αποτύπωμα αυτό περιέχεται και η τιμή της σταθεράς α εκείνη την εποχή. 

Έτσι λοιπόν αν συγκρίνουμε τις γραμμές απορρόφησης που βρίσκουμε στα φάσματα απορρόφησης ενός κβάζαρ με τις αντίστοιχες γραμμές που μετράμε για τα ίδια άτομα και ιόντα στο εργαστήριο σήμερα, μπορούμε να βρούμε αν η φυσική που είναι υπεύθυνη για την απορρόφηση της ακτινοβολίας από τα άτομα, έχει αλλάξει κατά την ιστορική εξέλιξη του Σύμπαντος. Με άλλα λόγια μπορούμε να δούμε αν έχει μεταβληθεί η τιμή της σταθεράς α. 

 

Ξανά πίσω στο εργαστήριο

Το 1998 οι John Web, Victor Flambaum, Vladimir Dzuba και John Barrow, βελτίωσαν την ακρίβεια προσδιορισμού της σταθεράς α τουλάχιστον κατά μία τάξη μεγέθους, αναλύοντας υπάρχοντα αστρονομικά δεδομένα με ένα νέο τρόπο. 

Πριν από αυτή τη δουλειά, το α μετριόταν κοιτάζοντας στη διπλή γραμμή π.χ. του απλά ιονισμένου Mg II. Το ιόν αυτό έχει ένα μόνο ηλεκτρόνιο στην εξωτερική του στιβάδα, και η πρώτη διεγερμένη στάθμη του χωρίζεται σε δύο στάθμες, ως αποτέλεσμα της σύζευξης σπιν και τροχιακής στροφορμής του ηλεκτρονίου. Η ενεργειακή διαφορά μεταξύ των δύο χωρισμένων σταθμών της δυάδας είναι ανάλογη με το α². Πράγματι, η λεπτή υφή ορίζεται ως ο διαχωρισμός των ενεργειακών σταθμών που οφείλεται σε αλληλεπιδράσεις μεταξύ τροχιακής στροφορμής και σπιν. 

Αυτός ο διαχωρισμός λεπτής υφής σημαίνει ότι το Mg II απορροφά φως σε δύο ελαφρά διαφορετικές συχνότητες όταν διεγείρεται από τη θεμελιώδη προς την πρώτη διεγερμένη στάθμη. Στο εργαστήριο αυτά τα μήκη κύματος είναι 2796 Å και 2803 Å. Η διαστολή του Σύμπαντος σημαίνει ότι τα μήκη κύματος που παρατηρούνται στα φάσματα των κβάζαρ, λ_obs, είναι μεγαλύτερα κατά ένα παράγοντα ο οποίος εξαρτάται από τη μετατόπιση προς το ερυθρό (redshift), του αερίου: λ_obs = (1 + z)λ, όπου z, είναι το redshift και λ είναι το αρχικό μήκος κύματος. 

Οι μεταβολές που προκαλούνται στο φάσμα από το redshift και οποιαδήποτε μεταβολή του α, είναι διαφορετικές μεταξύ τους και μπορούμε εύκολα να τις ξεχωρίσουμε. Ενώ το αποτέλεσμα του redshift είναι να πολλαπλασιάζεται το μήκος κύματος όλων των γραμμών κατά ένα παράγοντα 1 + z, οποιαδήποτε μεταβολή του α αλλάζει μόνο τη διαφορά μεταξύ των γραμμών της δυάδας των σταθμών.

Όμως η διπλή γραμμή του μαγνησίου αποτυγχάνει να εκμεταλευτεί μια κρίσιμη φυσική άποψη. Τα ηλεκτρόνια περνούν τον περισσότερο χρόνο τους κοντά στον πυρήνα, όταν ένα άτομο ή ιόν βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση,  παρά όταν βρίσκεται σε μια διεγερμένη κατάσταση. Επειδή η σταθερά α ουσιαστικά εκφράζει την ισχύ της αλληλεπίδρασης μεταξύ του πυρήνα και των ηλεκτρονίων, κάθε μεταβολή στο α θα έχει μεγαλύτερη συνέπεια στο άτομο ή το ιόν όταν αυτό βρίσκεται στη θεμελιώδη του κατάσταση. Αλλά η μέθοδος της διπλής γραμμής του μαγνησίου χρησιμοποιεί μόνο ένα είδος ατόμων και έτσι μετράμε σε σχέση με την ίδια θεμελιώδη κατάσταση. Έτσι χάνουμε ένα πλεονέκτημα της μεθόδου.  

Για τους λόγους αυτούς οι John Web, Victor Flambaum, Vladimir Dzuba ανέπτυξαν μια μέθοδο όπου χρησιμοποίησαν διαφορετικά σύνολα γραμμών απορρόφησης και συνέκριναν μήκη κύματος αναφερόμενα ως προς διαφορετικές θεμελιώδεις καταστάσεις. Μόλις συνειδητοποίησαν ότι συγκρίνοντας τις εργαστηριακές μετρήσεις με τις μετρήσεις από τα κβάζαρ με τον τρόπο αυτό επιτυγχανόταν μια μεγάλη αύξηση στην ευαισθησία, αντιμετώπισαν την πρόκληση να υπολογίσουν πόση θα ήταν η μεταβολή στην ενέργεια της θεμελιώδους στάθμης για μια δεδομένη μεταβολή του α.  Όταν θα είχαν την πληροφορία αυτή θα μπορούσαν να μεταφράσουν οποιαδήποτε διαφορά μεταξύ των μετρήσεων στο εργαστήριο και από τα κβάζαρ, σε ένα ανώτερο όριο για κάθε πιθανή μεταβολή της τιμής του α. 

Ένα ακόμη πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου των "πολλών πολλαπλών καταστάσεων" είναι ότι τα ελαφρά στοιχεία, όπως το μαγνήσιο δεν αντιδρούν ισχυρά σε μια μεταβολή του α, πράγμα που κάνουν τα βαρύτερα στοιχεία όπως ο σίδηρος. Αυτό σημαίνει ότι τα ελαφρά στοιχεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως "άγκυρες" ως προς τις οποίες μπορούμε να μετράμε τις μεταβολές στα βαρύτερα στοιχεία. (Εικόνα 3). 

Εικόνα 3. Για να ελέγξουμε αν η τιμή της σταθεράς α έχει αλλάξει κατά την ιστορία του Σύμπαντος, είναι αναγκαίο να συγκρίνουμε τα μήκη κύματος διαφόρων γραμμών απορρόφησης στα φάσματα των κβάζαρ, αφού αφαιρεθεί το φαινόμενο του redshift, με τα αντίστοιχα μήκη κύματος όπως μετρούνται στο εργαστήριο. Η επάνω (πράσινη) γραμμή στην εικόνα δείχνει τη θέση των διαφόρων γραμμών απορρόφησηςστα άτομα και ιόντα του πυριτίου (Si), σιδήρου (Fe), αργιλίου (Al), ψευδαργύρου (Zn), χρωμίου (Cr) και μαγνησίου (Mg), όπως μετρούνται στο εργαστήριο. Το μαγνήσιο Ι είναι το ουδέτερο μαγνήσιο, το μαγνήσιοΙΙ είναι το απλά ιονισμένο μαγνήσιο, δηλαδή το ιόν Mg⁺. Τα μήκη κύματος αυτών των γραμμών αυτών εξαρτώνται κατά διαφόρους τρόπους από το α, και οι χρωματιστές γραμμές δείχνουν που θα βρίσκονταν οι γραμμές απορρόφησης αν το α ήταν μικρότερο στο παρελθόν απ' ότι είναι σήμερα. Η κόκκινη γραμμή αντιστοιχεί σε μια τιμή του α που ήταν το 90% της σημερινής, (δηλαδή Δα/α = 0,1), η πράσινη αντιστοιχεί στο 80% κοκ. Παρατηρείστε πως σε μερικά άτομα δύσκολα μετατοπίζονται οι γραμμές καθώς μεταβάλλεται το α, π.χ. το πυρίτιο, ενώ σε άλλα μετατοπίζονται προς μεγαλύτερα μήκη κύματος (σίδηρος), και σε άλλα προς μικρότερα (ψευδάργυρος). Η παρατήρηση αυτή είναι σημαντική διότι δείχνει ότι θα ήταν δύσκολο για άλλα φαινόμενα εκτός της μεταβολής του α να εξηγήσουν όλες τις μετατοπίσεις των φασματικών γραμμών.    

       

Όταν όμως επιχειρήθηκε να εφαρμοστεί για πρώτη φορά η μέθοδος αυτή των πολλών πολλαπλών γραμμών σε πραγματικά αστροφυσικά δεδομένα, οι ερευνητές βρέθηκαν μπροστά σε μια έκπληξη. Οι φασματογράφοι υψηλής διακριτικής ικανότητας των μεγαλυτέρων  αστεροσκοπεων, ήταν ικανοί να μετρούν τα μήκη κύματος από τα κβάζαρ με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια απ' ότι είχαν ποτέ μετρηθεί στα εργαστήρια. Με άλλα λόγια οι ερευνητές γνώριζαν περισσότερα για τη λεπτή δομή των ατόμων12 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, παρά για τα σημερινά άτομα. Έτσι οι προσπάθειες να ανιχνευτούν μεταβολές του α περιορίζονταν από τα πλιά πειραματικά δεδομένα. 

Προηγήθηκε λοιπόν μια προσπάθεια να μετρηθούν τα αντίστοιχα μήκη κύματος και στο εργαστήριο με μεγάλη ακρίβεια.

Αφότου ξεκίνησε το πρόγραμμα το 1998, μετρήθηκαν 75 κβάζαρ σε αποστάσεις μέχρι 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός, με το τηλεσκόπιο Keck 1 διαμέτρου 10 μέτρου στη Χαβάη. Τα αποτελέσματα είναι εκπληκτικά. Υπάρχει μια στατιστικά σημαντική ένδειξη ότι το α μπορεί κατά το παρελθόν να είχε ελαφρά μικρότερη τιμή, αλλά μόνο κατά 1 μέρος στα 10⁵ . Διερευνήθηκαν διάφορες πιθανές πηγές σφάλματος αλλά αυτές δεν μπορούν να εξηγήσουν τα ευρήματα των μετρήσεων. 

Βέβαια όλα τα δεδομένα προέρχονται από το ίδιο όργανο μέτρησης, τον φασματογράφο HIRES του Keck 1, και οπωσδήποτε χρειάζονται ν' αναλυθούν δεδομένα και από άλλα όργανα και τηλεσκόπια όπως το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο(VLT) του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητήριου. Τα πρώτα αποτελέσματα από το VLT (σύνολο 4 τηλεσκοπίων με διάμετρο 8 μέτρα το καθένα) στη Χιλή, φθάνουν ήδη και σύντομα θα είμαστε σε θέση να πούμε αν επιβεβαιώνονται τα συμπεράσματα της ομάδας του John Webb. 

Και άλλες ομάδες ανά τον Κόσμο βρίσκονται στο κυνήγι της ανίχνευσης της μεταβολής του α.  Όπως η ομάδα υπό τον John Bahcall στο Ινστιτούτο προχωρημένων σπουδών του Princeton. 
Αν τα νέα δεδομένα δεν πιστοποιήσουν τα παραπάνω ήδη ευρεθέντα αποτελέσματα, τα συνδυασμένα δεδομένα από το Keck 1 και το VLT, θα εξακολουθήσουν να θέτουν τους πιο αυστηρούς περιορισμούς στη μορφή που πρέπει να έχουν οι νέες ενοποιημένες θεωρίες της φυσικής. Αν πάλι τα νέα δεδομένα υποστηρίξουν μια μεταβολή του α, θα πρέπει προοδευτικά να ξαναγραφτούν σημαντικά μέρη της σύγχρονης φυσικής.

 

Το αρχικό Σύμπαν

Μπορούμε επίσης να ερευνήσουμε για μεταβολές του α σε ακόμη πιο αρχικές στιγμές στην ιστορία του Σύμπαντος. Αν αλλάξουμε το α αλλάζει και η θερμοκρασία στην οποία τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια συνδέονται κατά το πρώιμο Σύμπαν για να σχηματίσουν ουδέτερα άτομα υδρογόνου. Αυτή ακριβώς είναι η διαδικασία που ορίζει το σχηματισμό της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου περίπου 380.000 χρόνια μετά το Big Bang. Μια μεταβολή του α θα άλλαζε τον χρόνο στον οποίο συνέβη η σύνδεση πρωτονίων και ηλεκτρονίων, και κάτι τέτοιο θα ανιχνευόταν από μετρήσεις του κοσμικού υποβάθρου με δορυφόρους. 

Ο σχηματισμός των ελαφρών στοιχείων όπως το ήλιο, το δευτέριο και το λίθιο στα πρώτα λίγα λεπτά μετά το Big Bang θα επηρεαζόταν επίσης αν το α άλλαζε με τον χρόνο. Οι εξισώσεις που προσδιορίζουν τον ρυθμό με τον οποίο σχηματίζονται τα ελαφρά στοιχεία, τροποποιούνται κατά διαφορετικούς τρόπους αν το α μεταβάλλεται με τον χρόνο. Αυτό σημαίνει ότι ακριβείς μετρήσεις των σχετικών ποσοτήτων αυτών των στοιχείων, θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για να επιβάλλει περιορισμούς στις πιθανές μεταβολές του α καθ' όλη σχεδόν την ιστορία του Σύμπαντος, από τα πρώτα λεπτά μετά το Big Bang, μέχρι σήμερα. 

Και οι δύο αυτές μέθοδοι δεν είναι ακόμη πολύ ακριβείς. Παρόλα αυτά μας δίνουν σημαντικούς συμπληρωματικούς περιορισμούς για κάθε μεταβολή του α, και δείχνουν ότι δεν μπορεί να έχει μεταβληθεί περισσότερο από 10% σε κάθε περίπτωση. 

       

Τι σημαίνουν όλα αυτά;

Θα πρέπει να επισημανθεί ότι η παρούσα κατάσταση όλων αυτών των πειραμάτων δείχνει μια συνέπεια μεταξύ τους. Για παράδειγμα τα γεωλογικά αποτελέσματα δεν έρχονται σε αντίθεση με τα ευρήματα από τα κβάζαρ ή με τα αποτελέσματα από τα ατομικά ρολόγια διότι αυτές οι κατηγορίες μετρήσεων απεικονίζουν τελείως διαφορετικές μεταξύ τους εποχές του Σύμπαντος. Είναι πιθανόν ότι η τιμή του α μεταβαλλόταν σχετικά γρήγορα (κατά 1 μέρος στα 10⁵) κατά τα πρώτα δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang, ενώ η κλασματική μεταβολή ήταν 100 φορές μικρότερη από την εποχή του αντιδραστήρα του Oklo, περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Δεν μπορούμε να επαναλάβουμε το πείραμα του Oklo, αλλά τα αποτελέσματα από τις παρατηρήσεις των κβάζαρ και από τα πειράματα με ατομικά ρολόγια θα γίνουν στα προσεχή λίγα χρόνια όλο και πιο ακριβή. 

Η διαπίστωση ότι το α μεταβάλλεται, θα είχε βαθιές συνέπειες για τη φυσική. Για παράδειγμα, η αρχή της ισοδυναμίας, ένας από τους θεμέλιους λίθους της Σχετικότητας, λέει ότι σε συστήματα αναφοράς που εκτελούν ελεύθερη πτώση, τα συμπεράσματα για οποιοδήποτε πείραμα δεν εμπλέκει την βαρύτητα, είναι ανεξάρτητα από το πότε και πού εκτελέστηκε το πείραμα. 

Μεταβολές στην τιμή του α θα συνιστούσαν παραβίαση της αρχής της ισοδυναμίας. Αυτά όμως δεν θα είναι κατ' ανάγκην και άσχημα νέα, διότι πολλές από τις θεωρίες που επιζητούν να ενοποιήσουν τις 4 θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης, παραβιάζουν επίσης την αρχή της ισοδυναμίας. Οι θεωρίες που προβλέπουν μεταβλητή ταχύτητα του φωτός, προτάθηκαν πρώτα από τον John Moffat του πανεπιστημίου του Τορόντο, εξελίχθηκαν τα τελευταία χρόνια από τον João Magueijo του Imperial College, τον John Barrow και άλλους ως εναλλακτική λύση αντί για τα πληθωριστικά μοντέλα της κοσμολογίας. Αυτές οι θεωρίες θα μπορούσαν να εξηγήσουν τις μεταβολές στην τιμή του α κατά τα αρχικά στάδια του Σύμπαντος. Οι πληθωριστικές θεωρίες και οι θεωρίες που προβλέπουν μεταβλητή ταχύτητα του φωτός, είναι προσπάθειες να εξηγήσουμε διάφορα χαρακτηριστικά του Σύμπαντος όπως είναι η εμφανής επίπεδη γεωμετρία του, που δεν θα μπορούσαν να εξηγηθούν με το Big Bang από μόνο του. 

Αν τα αποτελέσματα με τα κβάζαρ επιβεβαιωθούν τελικά, οι ιδέες μας για το χώρο και το χρόνο είναι σίγουρο ότι θα υποστούν ριζικές αλλαγές. Ποιος ξέρει πως όλη αυτή η ιστορία θ' αλλάξει τη θεμελιώδη κατανόησή μας για το Σύμπαν;

       

Οι φυσικές σταθερές με η χωρίς διαστάσεις

Στη φύση εμφανίζονται διάφορες σταθερές. Μερικές από αυτές όπως είναι η σταθερά λεπτής υφής είναι αδιάστατες, δεν εκφράζονται δηλαδή με κάποιες μονάδες μέτρησης. άλλες όμως, όπως είναι η ταχύτητα του φωτός ή η μάζα του πρωτονίου έχουν διαστάσεις και η τιμή τους εξαρτάται από τις μονάδες που χρησιμοποιούμε για τη μέτρησή τους. Οι νόμοι της φύσης δεν πρέπει φυσικά να εξαρτώνται από το σύστημα μονάδων, που άλλωστε είναι ανθρώπινο κατασκεύασμα. 

Για να το θέσουμε με άλλο τρόπο, αν θέλουμε να μετρήσουμε μια σταθερά με διαστάσεις, χρειαζόμαστε "ένα μέτρο" για να εκτελέσουμε τη μέτρηση. Αλλά αν π.χ. βρίσκαμε μια τιμή όταν μετρούσαμε την ταχύτητα του φωτός την Δευτέρα, και μια διαφορετική τιμή αν τη μετρούσαμε την Παρασκευή, πως θα ξέραμε αν η μεταβολή οφείλεται στο ίδιο το φυσικό μέγεθος ή στο "μέτρο" που χρησιμοποιήσαμε; Απλά δεν μπορούμε να το ξέρουμε. Επιπλέον αν επρόκειτο να ερμηνεύσουμε τις παρατηρήσεις μας σαν μεταβολή στο μήκος του μέτρου μας, πως θα την πιστοποιούσαμε αυτήν χωρίς ν' αναφερθούμε σε ένα δεύτερο μέτρο; Και πάλι δεν θα μπορούσαμε, και ούτω καθ' εξής. 

Οι αδιάστατες σταθερές όμως είναι θεμελιώδεις απόλυτοι αριθμοί, μετρημένοι χωρίς αναφορά σε κάτι άλλο. Συνεπώς αν θέλουμε να διερευνήσουμε αν οι νόμοι της φύσης μεταβάλλονται, πρέπει να μετρήσουμε αδιάστατες ποσότητες, όπως η σταθερά λεπτής υφής ή η αναλογία μαζών ηλεκτρονίου και πρωτονίου. 

 

Ερευνώντας για μεταβολές στη σταθερά λεπτής υφής με τη χρήση ατομικών ρολογιών. 

<Ρολόι Κεσίου

 

Ο John Harrison δεν θα πίστευε την ακρίβεια των τελευταίων ατομικών ρολογιών. Παρά την ιδιοφυΐα του ως μηχανικού, ένα ρολόι φτιαγμένο από άτομα μάλλον παρά από τροχούς και ελατήρια, σίγουρα θα τον ξάφνιαζε. Το ρολόι με το οποίο ο Harrison κέρδισε το βραβείο των £20,000 που προσέφερε η εταιρία Longitude το 1714, είχε ακρίβεια 39 δευτερόλεπτα σε 47 μέρες, ή 1 προς 10⁵. Τα τελευταία όμως ατομικά ρολόγια χάνουν μόλις 1 δευτερόλεπτο κάθε 50 εκατομμύρια χρόνια, ή 1 προς 10¹⁵.Το επίπεδο αυτό ακρίβειας μας δίνει τη δυνατότητα να ερευνήσουμε για μεταβολές της σταθεράς λεπτής υφής σε κλίμακες χρόνου ολοκλήρων ετών. 

Τα πιο ακριβή ατομικά ρολόγια κατασκευάζονται σήμερα από "ατομικά σιντριβάνια". Ένα αέριο από άτομα, εντός ενός θαλάμου κενού, παγιδεύεται με ένα σύνολο δεσμών λέιζερ που τέμνονται σε κάποια μικρή περιοχή του χώρου, και ψύχεται σε θερμοκρασία κοντά στο απόλυτο μηδέν. Η μπαλίτσα αυτή από άτομα ρίχνεται τότε προς τα επάνω, με κατάλληλη αλλαγή της συχνότητας των λέιζερ και περνάει μέσα από μια κοιλότητα μικροκυμάτων κατά τη διαδρομή του προς τα επάνω και στη συνέχεια κατά το κατέβασμά του υπό την επίδραση της βαρύτητας. Η όλη διαδικασία επαναλαμβάνεται συνεχώς. 

Μια άλλη δέσμη λέιζερ χρησιμοποιείται για να κάνει τα άτομα να φθορίζουν και η ποσότητα του φθορισμού καταγράφεται ως συνάρτηση της συχνότητας των μικροκυμάτων και μας δίνει μια καμπύλη συντονισμού. Μια μέτρηση του χρόνου πολύ υψηλής ακρίβειας μπορεί να γίνει μετρώντας τη συχνότητα της κορυφής στην καμπύλη συντονισμού. 

Αποδεικνύεται ότι το πλάτος της καμπύλης συντονισμού είναι αντιστρόφως ανάλογο προς τον χρόνο που χρειάζονται τα άτομα για να περάσουν μέσα από την κοιλότητα μικροκυμάτων. ¨ετσι η καμπύλη γίνεται πιο στενή όσο τα άτομα δαπανούν πιο πολύ χρόνο μέσα σ' αυτήν. Αυτό επιτρέπει τον προσδιορισμό της θέσης της κορυφής με μεγαλύτερη ακρίβεια, πράγμα που σημαίνει ότι το ρολόι γίνεται πιο ακριβές. Αυτός είναι ο λόγος που οι φυσικοί σπεύδουν να τοποθετήσουν ένα ατομικό συντριβάνι στο διάστημα. Οι συνθήκες της μικροβαρύτητας στο διάστημα θα επιμηκύνουν το χρόνο παραμονής των ατόμων στην κοιλότητα μικροκυμάτων κατά ένα παράγοντα 10, και αυτό θα έχει ως συνέπεια μια αύξηση στην ακρίβεια του ρολογιού. 

Αλλά τι έχει να κάνει αυτό με τη σταθερά λεπτής υφής; Δεν θα ακουστεί εκπληκτικό αν πούμε ότι η συχνότητα συντονισμού στηρίζεται στο α. Επιπλέον, αν η σταθερά α αλλάζει με τον χρόνο, τότε ρολόγια φτιαγμένα από διαφορετικά στοιχεία θα "χτυπάνε" με ελαφρά διαφορετικούς ρυθμούς. Συνεπώς συγκρίνοντας τη σταθερότητα δύο ρολογιών φτιαγμένων από διαφορετικά στοιχεία θα ήταν δυνατόν να θέσουμε ένα άνω όριο σε οποιαδήποτε μεταβολή του α με τον χρόνο. Αντίθετα με τα αποτελέσματα των κβάζαρ και του Oklo, πειράματα με ατομικά ρολόγια ελέγχουν την σταθερότητα του α όπως εμφανίζεται σήμερα και όχι πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.  

Ένα πρόσφατο πείραμα από τον Harold Marion και τους συνεργάτες του στο Observatoire de Paris και στην Ecole Normale Supérieure (ENS) συνέκρινε τους ρυθμούς των ρολογιών με σιντριβάνια κεσίου και ρουβιδίου για μια περίοδο πέντε ετών. Αν το α αλλάζει, ο ρυθμός της αλλαγής  1/α (dα/dt), πρέπει να είναι λιγότερο από -0.4 ± 16 x 10^-16ανά έτος. Η τιμή αυτή δεν έρχεται σε αντίθεση με τα αποτελέσματα του Oklo και των κβάζαρ. 

Η Ευρωπαϊκή Επιτροπή Διαστήματος σχεδιάζει να δρομολογήσει ένα διαστημικό πείραμα με ατομικό ρολόι,το (ACES), στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Μαζί με διάφορα τεστ για τη Γενική Σχετικότητα, το ACES θα είναι 100 φορές πιο ευαίσθητο στις μεταβολές του α, απ' ότι τα διάφορα επίγεια πειράματα. Το ACES θα συνδυάζει δύο ατομικά ρολόγια, ένα ρολόι κεσίου με το όνομα PHARAO, σχεδιασμένο από μια ομάδα υπό τον Alain Jornod του Observatoire Cantonal de Neuchâtel στην Ελβετία. 

       

Τι θα μπορούσε να προκαλέσει μια εσφαλμένη εκτίμηση των δεδομένων;

Η ομάδα του John Webb έχει απασχοληθεί αρκετά προσπαθώντας να εξετάσει το ζήτημα αυτό και να βεβαιωθεί ότι τα αποτελέσματα που πήραν οφείλονται σε κάποια μεταβολή του α και όχι σε κάτι άλλο. Έγραψαν μάλιστα και μια εργασία συνοψίζοντας όλες τις πιθανές πηγές σφάλματος και εκτιμώντας τις ποσοτικά μία προς μία.  Μετά από μια εξονυχιστική μελέτη, κατέληξαν ότι δύο μόνο πειραματικά φαινόμενα θα μπορούσαν να επηρεάσουν τα αποτελέσματα. 

Το ένα αφορά τη σκέδαση του φωτός του κβάζαρ καθώς περνά μέσα από την γήινη ατμόσφαιρα. Το φως των διαφόρων περιοχών του φάσματος σκεδάζεται κατά διαφορετικό τρόπο από ένα μέσο, επειδή ο δείκτης διάθλασης ενός μέσου εξαρτάται από την συχνότητα. Μια ποσοτική μελέτη του θέματος αυτού δείχνει ότι η αιτία αυτή δεν μπορεί να εξηγήσει τα ευρεθέντα αποτελέσματα. 

Ένα δεύτερο και πιο εκλεπτυσμένο φαινόμενο αφορά τις σχετικές ποσότητες των διαφορετικών ισοτόπων των ιδίων στοιχείων στο φάσμα του κβάζαρ και στο φάσμα του εργαστηρίου. Τα επίγεια δείγματα του μαγνησίου για παράδειγμα, περιέχουν 79% μαγνήσιο-24, 10% μαγνήσιο-25 και 11% μαγνήσιο-26. Τι θα συνέβαινε αν τα νέφη αερίων γύρω από το γαλαξία περιέχουν διαφορετικά ποσοστά των ισοτόπων μαγνησίου; Η ομάδα του John Webb διατείνεται ξανά ότι η διεξοδικοί υπολογισμοί δείχνουν και πάλι ότι η αιτία αυτή δεν μπορεί να εξηγήσει τα παρατηρηθέντα αποτελέσματα. Πράγματι αν ληφθούν υπόψιν τέτοια φαινόμενα αθροιστικά σε όλο το δείγμα από το κβάζαρ, τα αποτελέσματα μοιάζουν να ενισχύουν ακόμη περισσότερο την άποψη της μεταβολής του α.