物理学家钉牢塑造宇宙的“魔数”

随着基本常数的变化，光速c享誉全球，但c的数值与自然无关。它取决于以米/秒或英里/小时为单位进行测量。相反，精细结构常数没有尺寸或单位。正如理查德·费曼（Richard Feynman）所描述的那样，这是一个纯粹的数字，将宇宙塑造到一个惊人的程度-“一个没有理解的魔幻数字出现在我们身上”。保罗·狄拉克（Paul Dirac）认为数字的起源是“物理学中最根本未解决的问题”。

在数值上，用希腊字母α（alpha）表示的精细结构常数非常接近比率1/137。它通常出现在控制光和物质的公式中。科罗拉多大学，博尔德大学和美国国家标准与技术研究院的诺贝尔奖获得者，物理学家埃里克·康奈尔（Eric Cornell）说：“就像在建筑中，这是黄金比例。”他说：“在低能物质的物理学中（原子，分子，化学，生物学），总是存在着较大的事物与较小的事物的比例”。 “这些比率往往是精细结构常数的幂。”

该常数无处不在，因为它表征了影响带电粒子（如电子和质子）的电磁力的强度。 “在我们的日常生活中，一切都是重力或电磁。这就是为什么alpha如此重要的原因。”加州大学伯克利分校的物理学家HolgerMüller说。因为1/137很小，所以电磁力很弱。结果，带电粒子形成了空气中的原子，这些原子的电子在远处绕轨道运动，很容易跳开，从而实现化学键结合。另一方面，常数也足够大：物理学家认为，如果该常数约为1/138，则恒星将无法产生碳，而我们所知的生命将不复存在。

物理学家已经或多或少地放弃了一个世纪以来对alpha特殊价值来自何处的痴迷。他们现在承认，基本常数可以是随机的，由宇宙诞生时的宇宙骰子决定。但是新的目标已经接管了。

物理学家希望尽可能精确地测量精细结构常数。由于它无处不在，因此对其进行精确测量可以使他们测试基本粒子之间相互关系的理论，即基本的粒子方程组，被称为粒子物理学的标准模型。相关量的超高精度测量之间的任何差异都可能表明新颖的颗粒或标准方程式未考虑的影响。康奈尔（Cornell）称这类精确度测量为实验性发现宇宙基本工作原理以及粒子对撞机和望远镜的第三种方式。

今天，在《自然》杂志上的一篇新论文中，由巴黎Kastler Brossel实验室的SaïdaGuellati-Khélifa带领的四名物理学家组成的小组报告了迄今为止最精确的细结构常数测量。研究小组将该常数的值测量到小数点后11位，并报告α= 1 / 137.03599920611。 （后两位数字不确定。）

新度量值的误差范围仅为万亿分之一八十亿分之一，比主要竞争者伯克利的穆勒（Müller）研究小组在2018年的最佳度量值精确近三倍。 （瓜拉蒂-赫利法（Guellati-Khélifa）在2011年穆勒（Müller）之前进行了最精确的测量。）穆勒（Müller）说到他的竞争对手对α的新测量，“三分之一很重要。让我们为实现这一巨大成就而感到害羞。”