¿Qué notaríamos si la constante de estructura fina comenzara a aumentar?

¿Qué notaríamos si la constante de estructura fina comenzara a aumentar?

Wikipedia dice:

Por ejemplo, si α cambiara en un 4%, la fusión estelar no produciría carbono, por lo que la vida basada en el carbono sería imposible. Si α fuera mayor que 0,1, la fusión estelar sería imposible y ningún lugar del universo sería lo suficientemente cálido para la vida tal como la conocemos.

Entonces, si la constante de estructura fina comenzara a aumentar hoy, las estrellas pronto dejarían de crear carbono. Pero, ¿qué más sucedería y cuándo? ¿Cuándo cambiaría la salida del sol? ¿Cuándo fallarían nuestros sistemas biológicos debido, por ejemplo, a cambios en las velocidades de las reacciones químicas? (Por "cuándo sería", solo me refiero al orden de los eventos, no a cuándo en el tiempo).

No sé qué efecto tendría esto en los sistemas biológicos/químicos de la Tierra, pero "el Sol deja de fusionar carbono" ciertamente no es gran cosa, ya que ahora apenas fusiona carbono. OTOH Tengo que preguntarme qué sucede con las estrellas cercanas que están más avanzadas en su evolución (y no les quedan elementos ligeros para fusionarse). Si una estrella no puede fusionar ningún tipo de materia, es probable que experimente algún tipo de reestructuración rápida o muera.
Aparte de ser probablemente incontrovertible con la ciencia existente (al menos en la forma en que lo requiere la ciencia dura ), es extremadamente amplio. Tampoco es que cuando suceda algo se requiera una declaración de (al menos) qué tan rápido cambiaría el valor y dónde: ¿es local en algún lugar o universalmente (lo cual es difícil de imaginar).
La constante de estructura fina está ligada a las unidades de Planck . Entonces, algunos de ellos tendrán que cambiar. ¿Tiene alguna preferencia con respecto a cuáles?
@Kevin más supernovas? Aunque IIRC si una estrella está quemando carbono, no le queda mucho de todos modos, así que tal vez no
Como regla general, la respuesta a "¿qué sucede si <constante fundamental> comienza a cambiar?" es "las rocas caen, todos mueren" . Las constantes no operan en el vacío y cambiarlas viola el principio antrópico débil. Vivimos en un universo que se adapta a nuestra forma de vida porque las reglas de ese universo se adaptan a nuestra forma de vida. Si las reglas cambian, la vida como la conocemos ya no se ve favorecida.
@StephenG Estoy interesado en el orden en que sucedería, por lo que no importa qué tan rápido cambie el valor. Avíseme si necesito volver a redactar la pregunta; esa información está justo al final.
@Alexander No, no me importa qué otras 'constantes' cambien.
@jdunlop Estaríamos bien si la constante de estructura fina solo cambiara una pequeña cantidad. Me interesa el orden en que las cosas van mal (por ejemplo, ¿la vida ya no sería posible antes de que fallara la fusión? ¿O después?)
Si juegas con la constante de estructura fina, ¿no significa eso también que *tienes que estar*/estás jugando con la velocidad de la luz, la fuerza de la carga en un electrón y fundamentos similares?
En vista de que HDE-226868 dio una respuesta tan buena, me retracto de mi voto cerrado.
Alguien ha votado para cerrar esta pregunta porque está "basada en opiniones". Tal vez creen que el Gran Consejo de Ciencias vota sobre los valores de las constantes físicas. Me pregunto si son el tipo de personas que apoyan los esfuerzos de varias legislaturas y cuerpos religiosos en el pasado para redefinir pi también.

Respuestas (1)

Supongamos que estamos parados en una Tierra normal en un universo normal, y de repente cambia la constante de estructura fina. ¿Qué pasaría? Mi respuesta se basa en gran medida en Adams (2019) . Como nota sobre la notación, dejaré α 0 ≡ 1 / 137 ser el valor de la estructura fina constante en nuestro universo.

  • Nosotros necesitamos α ≳ 7 × 10 − 5 . Si fuera más bajo, la barrera de Coulomb sería bastante baja y el túnel cuántico conduciría a una fusión estelar extremadamente rápida. El Sol comenzaría a quedarse sin combustible, aunque no antes de aumentar su luminosidad, elevando la temperatura de la superficie de la Tierra a niveles presumiblemente inhóspitos.
  • Nosotros necesitamos registro ⁡ α / α 0 ≲ 1.5 . Si fuera mayor, la fuerza electromagnética dominaría a la fuerza fuerte y los núcleos se volverían repentinamente inestables a la fisión; los átomos se romperían. Adams también dice (si entiendo bien) que para α / α 0 ≳ 2 (!), los protones y los neutrones serían inestables a la desintegración beta inversa.
  • Nosotros necesitamos − 2 ≲ registro ⁡ α / α 0 ≲ 2 . Esta es una restricción que surge de las ecuaciones de la estructura estelar y es demasiado complicada para incluir una respuesta sucinta, pero la esencia es que un cambio de más de dos órdenes de magnitud en α daría lugar a estrellas inestables. (¡Esto también está cerca de la restricción enumerada en la pregunta!)
  • Nosotros necesitamos registro ⁡ α / α 0 ≲ 1 . A valores más altos de α , la temperatura de la superficie de una estrella sería demasiado baja para permitir planetas habitables (¡efectivamente, la zona habitable debe estar fuera de la estrella!).
  • Nosotros necesitamos α ≪ 1 (Adams equipara esto con, aproximadamente, α ≲ 1 / 3 , es decir registro ⁡ α / α 0 ≲ 3.8 ). Esto se debe a varias razones, incluido que los electrones deben ser no relativistas y la materia a granel debe ser estable.

Su pregunta postula la α aumenta Notaríamos inestabilidades en la escala atómica, a medida que los núcleos se vuelven inestables y luego las escalas de energía química se vuelven comparables a las escalas de energía nuclear, lo que lleva a la fisión. Poco antes de esto, el Sol habría comenzado a enfriarse, aunque probablemente llevaría algún tiempo. Eventualmente, las temperaturas en la Tierra descenderían, y a medida que nos acercábamos α = 1 , el Sol se volvería inestable.

Nota personal: no jodas con la estructura fina constante, especialmente cuando estás borracho.
Impresionante respuesta. Tengo algunas dudas de que nuestra bioquímica sea resistente al cambio α por mucho: muchos niveles de energía cambiarían quizás al lado equivocado del balance general; de todos modos, una gran respuesta y gracias por el enlace al documento.
@StephenG: De hecho, me resulta difícil creer que nada de esto perturbaría los ciclos de Calvin/Krebs, y si se rompen, efectivamente ya no tienes una biosfera. Claro, probablemente todavía sería posible alguna otra forma de vida, basada en una bioquímica nueva y diferente, pero mientras tanto, todo se extinguiría.
@StephenG Gracias, y debo aclarar que parece que las cosas se pondrán bastante difíciles biológicamente antes de que lleguemos a la etapa de enfriamiento estelar.
¿Podrías incluir dos partes más? Uno en el que miras la química (que podría ser lo más inmediato que notamos) y otro en el que miras la noción de 'vida': siempre tuve la impresión de que era 'cualquier forma de vida putativa' que estaba en peligro por cambios en la constante fina, es decir, que las preguntas giraban en torno a 'hay acreción de materia, hay C, hay calor' y menos 'hay homo sapiens en el planeta tierra'
El bit de 'túnel cuántico' es interesante. Aparentemente, la fotosíntesis solo puede explicarse utilizando los principios de la tunelización cuántica. Si ya no es 'factible', entonces creo que la fotosíntesis quedaría descartada de inmediato, con todas las repercusiones, principalmente sin vida vegetal y sin reposición de oxígeno.
¿Qué notaríamos si la constante de estructura fina comenzara a aumentar?
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