亚 ppm 级细结构常数 α 的宇宙学变动上限
宇宙学与河外天体物理
2026-02-25 v1
摘要
高红移类星体的吸收光谱提供了对物理基本常数在宇宙时间尺度上变动的强约束。甲基晶体 (CH) 和水 (H2O) 的亚毫米基底态跃迁这两种分子在星际介质中广泛存在且同步发生，利用射电技术提供 unmatched 的光谱分辨率和频率可靠性，可敏感测试 α（细结构常数）和 μ（质子到电子质量比）的变动。我们使用 ALMA 对 PKS1830-211（z_abs=0.88582）和 B0218+357（z_abs=0.68466）两颗射电明亮透镜类星体的两种物种进行同步观测。我们的观测设置最小化仪器误差和已知系统atics 来源，如吸收轮廓的时间可变性和背景类星体的频率相关形貌。CH 和 H2O 的抗性良好相关，大量狭小速度分量的数量，以及由于吸收轮廓内在时间可变性获得的独立光谱数量确保即使化学隔离偏差也最小化。我们获得 PKS1830-211（NE）和 B0218+357（SW）方向上 CH 和 H2O 的批量速度位移 delta_v = -0.048 pm 0.028 km/s 和 -0.13 pm 0.14 km/s（1 sigma 置信水平）。这些值考虑到对这些系统先前获得的 |Delta_mu/mu| 的独立上限，换算为 3sigma 上限 |Delta_alpha/alpha| < 0.55 ppm 和 1.5 ppm。这些 |Delta_alpha/alpha| 约束对应宇宙年龄约一半的回看时间，是当前任何其他单个高 z 系统约束的两到四倍。
引用
@article{arxiv.2512.14441,
title = {A sub-ppm upper limit on the cosmological variations of the fine structure constant alpha},
author = {S. Muller and A. Beelen and M. Guelin and J. H. Black and F. Combes and H. L. Bethlem and M. Gerin and C. Henkel and K. M. Menten and M. T. Murphy and W. Ubachs and N. Wozny},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.14441},
year = {2026}
}
备注
Accepted for publication in A&A