Cantidades físicas universales, como la constante de estructura fina, que pueden variar con la densidad de materia oscura.Las constantes fundamentales son valores numéricos fijos que definen las leyes de la física, como la velocidad de la luz, la constante de Planck y la constante de estructura fina (α ≈ 1/137). Se supone que son inmutables en el espacio y el tiempo, formando la base de nuestras teorías físicas. Sin embargo, algunas teorías más allá del Modelo Estándar sugieren que estas constantes podrían variar ligeramente, por ejemplo, en regiones con alta densidad de materia oscura o durante la evolución cósmica. La constante de estructura fina, que establece la fuerza de las interacciones electromagnéticas, es un candidato principal para tal variación. Si cambia, los espectros atómicos, las velocidades de reacción química e incluso la estabilidad de la materia podrían alterarse sutilmente.
El concepto de constantes universales surgió en el siglo XIX con el trabajo de Maxwell y Planck. La constante de estructura fina fue introducida por Arnold Sommerfeld en 1916. La idea de que las constantes podrían variar fue propuesta por Dirac en 1937 con su hipótesis de los números grandes, aunque las pruebas modernas han impuesto límites estrictos a dicha variación.
Las constantes fundamentales no se derivan de principios más profundos; se miden experimentalmente y se insertan en las ecuaciones. Por ejemplo, la constante de estructura fina combina la carga del electrón, la velocidad de la luz y la constante de Planck. Una variación en α alteraría los niveles de energía de los átomos, lo que puede detectarse comparando relojes atómicos a lo largo del tiempo o examinando la luz de cuásares distantes. La materia oscura podría interactuar con la materia ordinaria de manera que cambie los valores efectivos de estas constantes, por ejemplo, a través de un campo escalar que se acople a los campos electromagnéticos.
Las mediciones de precisión de las constantes fundamentales sustentan la metrología, incluida la definición del segundo y del metro. La búsqueda de su variación es una prueba clave de la teoría de cuerdas y otras teorías unificadas, y podría revelar nueva física más allá del Modelo Estándar.
La constante de estructura fina a menudo se denomina 'la constante de acoplamiento del electromagnetismo' y su valor es tan precisamente conocido que se utiliza para definir el kilogramo en el nuevo sistema SI.
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