Werden Atome schwächer? [Duplikat]

Jegliche Auswirkung der Expansion des Universums auf Atome entzieht sich jeder experimentellen Hoffnung. Während die Raumzeit die Bewegung von Atomen beeinflussen sollte (die Metrik ist genau dort in allen Gleichungen), liegt der Effekt aufgrund der beteiligten Konstanten in der Nähe der Planck-Skala, und die Expansion selbst ist bereits von ziemlich geringer Intensität. Daher würde jede Wirkung lange Zeit benötigen, bevor sie beobachtbar wäre. Allein dadurch, dass du im selben Raum bist, beeinflussst du die Atome um dich herum mehr als die Expansion des Universums.

Das heißt aber nicht, dass dies immer so war oder immer so sein wird. Das sehr frühe Universum hatte ein sehr starkes Gravitationsfeld, und der Big Rip ist ein Szenario, in dem die Expansion mit einer solchen Geschwindigkeit zunimmt, dass sie schließlich alle Maßstäbe beeinflussen wird.

Um die Zahlen zu verstehen, hier sind die vier Kräfte, von denen wir wissen, dass sie alle Materie beeinflussen:

Sehen Sie sich die Stärke jeder Interaktion an.

Die quantenmechanischen Gleichungen, die die Nukleonen/Atome/Moleküle/festen/flüssigen/gasförmigen Phasen definieren, beinhalten in ihren Potentialen die in der Spalte oben gezeigte Stärke. Die Stärke der Gravitationskraft ist so gering, dass sie die Lösungen innerhalb der Messmöglichkeit nicht beeinflusst. Die Bindungskräfte sind sehr viel stärker. Jede Verringerung der Gravitationsstärke durch die Ausdehnung des darunter liegenden Gewebes ist nicht messbar, da die Ausdehnung noch schwächer als die Schwerkraft ist, selbst Galaxien behalten ihre Form:

Wenn wir in Galaxien hineingehen, dehnen sie sich nicht messbar aus, man muss die Expansionsrate mit der Stärke der gravitativen Wechselwirkung vergleichen. Wieder verliert die Expansion, weil in diesen riesigen Massen die Gravitationsanziehung , obwohl auf atomarer Ebene sehr schwach, innerhalb unserer Messmöglichkeiten viel stärker ist als die Expansion des darunter liegenden Raums. Expansion ist in den Bewegungen von Galaxienhaufen zu sehen.

Bei der Expansion des Universums bewegen sich Galaxien voneinander weg. Es gibt keine allgemeine Zunahme der Entfernung zwischen Sternen innerhalb einer Galaxie. Auf noch kleineren Maßstäben passiert überhaupt nichts, was die kosmische Expansion angeht. Das ist die übliche Denkweise in der Physik.

Wenn sich Atome im Laufe der Zeit im Zusammenhang mit der kosmischen Expansion ändern würden, hätten wir Probleme, Zeit- und Entfernungseinheiten zu definieren. In den letzten paar Jahrzehnten wurde die Sekunde durch bestimmte Schwingungen von reinem Cäsium 133 definiert, und die grundlegende Raum-Zeit-Konstante, die Lichtgeschwindigkeit, ist eine festgelegte feste Zahl. Wenn Atome über Millionen von Jahren etwas Seltsames wie etwas Verlangsamen würden – woher würden wir das wissen? Daher konzentriert sich jede Anstrengung, neue Phänomene aufzudecken, normalerweise auf reine Zahlen (ohne Einheiten) wie das Elektron/Proton-Massenverhältnis und die Feinstrukturkonstante.

Diese allmähliche Veränderung ist reine theoretische Spekulation. Soweit ich nichts übersehen habe, gibt es bisher nur sehr wenige veröffentlichte experimentelle Arbeiten zur Beobachtung solcher Phänomene. (Ich sagte nicht 'keine', sondern 'sehr wenig'...)

Alles im Universum neigt dazu, stabiler zu sein. Stabilität kann entweder durch maximale Zufälligkeit oder durch weniger Energie erreicht werden. Beide Faktoren sind unabhängiger Natur, der einflussreichere überwiegt. Im Falle von Atomen haben Elektronen in den Atomen auf niedrigeren Bahnen weniger Energie, die Elektronen in höheren Schalen haben mehr Energie. Somit werden Elektronen damit stabil sein, ohne mehr Zufälligkeit (Entropie) zu bekommen. Daher werden Sie möglicherweise keine Vergrößerung des Abstands zwischen den atomaren Komponenten feststellen. Atome werden also nicht schwächer.