早期宇宙中精细结构常数与电子质量的变化

在本论文中，我们聚焦于研究电子质量 $m_e$ 和精细结构常数 $\alpha$ 在不同宇宙时期的变化。我们详细分析了复合物理的细节，包括氦复合，以找出物理量对基本常数的依赖性。利用最新的宇宙微波背景辐射数据和最终的2dFGRS功率谱，我们设定了复合时期常数可能变化的极限。我们独立分析了 $\alpha$ 和 $m_e$ 的变化，以及两者同时变化的情况，同时拟合了一组宇宙学参数。我们发现，在退耦时期与当前时期之间，$\alpha$ 的变化与 $m_e$ 的变化之间存在一种现象学关系。我们分析了 Barrow-Magueijo 现象学模型，该模型提出电子质量的变化是由时空标量场的变化引起的。我们给出了改进的解，并利用不同宇宙时期电子质量变化的界限估计了模型参数。另一方面，根据检验弱等效原理的实验结果，我们找到了模型参数的一个极限，该极限源于标量场空间变化所导致的电子质量变化。通过比较这两个极限，我们得出结论：该模型应被排除。最后，我们重新分析了 $\alpha$ 或 $m_e$ 的变化对行星半径的影响。我们解释了为什么电子质量的变化不会引起行星半径的可观测变化。我们基于非常一般的陈述，给出了一个关于 $\alpha$ 变化的局域且独立的界限。