Kluczem do procesu modelowania astronomicznego, za pomocą którego naukowcy próbują zrozumieć nasz wszechświat, jest wszechstronna znajomość wartości tworzących te modele. Zasadniczo wydaje się to dobrym założeniem, ponieważ modele często wytwarzają głównie dokładne obrazy naszego wszechświata. Ale dla pewności astronomowie lubią się upewnić, że te stałe nie będą się różnić w czasie i przestrzeni. Jednak upewnienie się, że jest trudnym wyzwaniem. Na szczęście w niedawnym artykule zasugerowano, że możemy być w stanie zbadać podstawowe masy protonów i elektronów (lub przynajmniej ich stosunek), patrząc na stosunkowo powszechną cząsteczkę metanolu.
Nowy raport oparty jest na złożonych widmach cząsteczki metanu. W prostych atomach fotony są generowane z przejść między orbitami atomowymi, ponieważ nie mają innego sposobu gromadzenia i translacji energii. Ale w przypadku cząsteczek wiązania chemiczne między atomami składowymi mogą magazynować energię w trybach wibracyjnych w taki sam sposób, jak drgają masy połączone ze sprężynami. Ponadto cząsteczkom brakuje symetrii promieniowej i mogą gromadzić energię w wyniku obrotu. Z tego powodu widma chłodnych gwiazd wykazują znacznie więcej linii absorpcyjnych niż gorące, ponieważ niższe temperatury pozwalają na tworzenie cząsteczek.
Wiele z tych cech widmowych jest obecnych w części widm mikrofalowych, a niektóre są niezwykle zależne od efektów mechaniki kwantowej, które z kolei zależą od precyzyjnych mas protonu i elektronu. Gdyby te masy miały się zmienić, pozycja niektórych linii widmowych również by się zmieniła. Porównując te warianty z ich oczekiwanymi pozycjami, astronomowie mogą uzyskać cenne informacje na temat zmian tych podstawowych wartości.
Podstawową trudnością jest to, że w wielkim schemacie rzeczy metanol (CH3OH) jest rzadki, ponieważ nasz wszechświat składa się w 98% z wodoru i helu. Ostatnie 2% składa się z każdego innego pierwiastka (następny to tlen i węgiel). Tak więc metanol składa się z trzech z czterech najczęstszych pierwiastków, ale muszą się one znaleźć, aby utworzyć cząsteczkę, o której mowa. Ponadto muszą również istnieć w odpowiednim zakresie temperatur; za gorąco, a cząsteczka rozpada się; za zimno i nie ma wystarczającej ilości energii, aby spowodować emisję, abyśmy mogli ją wykryć. Ze względu na rzadkość cząsteczek w tych warunkach można oczekiwać, że znalezienie wystarczającej ich ilości, szczególnie w całej galaktyce lub wszechświecie, będzie trudne.
Na szczęście metanol jest jedną z niewielu cząsteczek, które mają skłonność do tworzenia astronomicznych maserów. Masery są mikrofalowym odpowiednikiem laserów, w których niewielki dopływ światła może powodować efekt kaskadowy, w którym indukuje uderzone cząsteczki, aby emitowały również światło o określonych częstotliwościach. Może to znacznie poprawić jasność chmury zawierającej metanol, zwiększając odległość, na którą można go łatwo wykryć.
Badając masery metanolu w Drodze Mlecznej, stosując tę technikę, autorzy stwierdzili, że jeśli zmienia się stosunek masy elektronu do masy protonu, zmienia się on o mniej niż trzy części na sto milionów. Podobne badania przeprowadzono również przy użyciu amoniaku jako cząsteczki znakującej (która może również tworzyć masery) i doszły do podobnych wniosków.
