211service.com
Hoe Hubble kwantumschuim kon spotten?
Het idee dat ruimtetijd wordt gekwantiseerd op de Planck-schaal bestaat al bijna net zo lang als natuurkundigen hebben geprobeerd de algemene relativiteitstheorie en de kwantummechanica met elkaar te verzoenen. In de jaren zestig bedacht John Wheeler de term kwantumschuim om de gekwantiseerde structuur van het universum te beschrijven op afstanden van ongeveer 10^-35 meter of zo.
Een vraag die natuurkundigen sindsdien bezighoudt, is hoe deze schuimige structuur te detecteren. Tegenwoordig zeggen Wayne Christiansen van de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill en een paar vrienden dat verschillende grote telescopen op het punt staan metingen te kunnen doen die het bestaan van kwantumschuim kunnen bewijzen of belangrijke limieten kunnen stellen aan de structuur ervan.
Het denken gaat als volgt. Een van de gevolgen van het kwantificeren van ruimtetijd is dat het een fundamentele limiet stelt aan hoe nauwkeurig afstanden kunnen worden gemeten.
Stel je dus voor dat je afstand wilt meten met een lichtstraal. Dit licht zal worden beïnvloed door de structuur van de ruimtetijd en het golffront zal een soortgelijke schuimachtige structuur krijgen. Dit beperkt de nauwkeurigheid van de afstandsmetingen die met deze lamp kunnen worden gedaan.
Het beïnvloedt ook de manier waarop licht van een puntbron zou moeten verschijnen, aangezien het golffront een willekeurig schuimend element heeft. In feite creëert ruimtetijdschuim een ziende schijf, zeggen Christiansen en co, en dit zou zichtbaar moeten zijn op afbeeldingen van bepaalde verre puntbronnen.
Het probleem is dat het effect zo klein is dat het alleen zichtbaar is in afbeeldingen van objecten over echt kosmologische afstanden.
Dat is echter oké, zeggen Christiansen en co, omdat de Hubble-ruimtetelescoop precies het soort objecten heeft gefotografeerd dat ver genoeg weg is om het effect te demonstreren. Deze objecten, bekend als quasars met een hoge roodverschuiving, verschijnen in een afbeelding die bekend staat als het Ultra Deep Field.
Hun paper beoordeelt vandaag deze quasars in het Ultra Deep Field om te bepalen in hoeverre ze bewijs van kwantumschuim vertonen.
En hier is iets: Christiansen en vrienden zeggen dat deze quasars vervaagd zijn op precies de manier die je zou verwachten van kwantumschuim in bepaalde soorten modellen van het universum. De vervaging is op een niveau dat consistent is met een ruimtetijd-schuimmodel, zeggen ze.
Maar dat is niet overtuigend, omdat de vervaging ook kan zijn veroorzaakt door andere effecten, zoals een ander verstrooiingsmedium zoals stof in de tussenliggende afstand. Een andere mogelijkheid is dat quasar geen echte puntbron is en dat de vervaging de structuur van de quasar zelf weerspiegelt.
Dit zijn vragen die de volgende ronde van observaties mogelijk kunnen oplossen. De recente refit van Hubble heeft het de mogelijkheid gegeven om betere metingen te doen. En de Very Large Telescope Interferometer die nu in aanbouw is, zou ook waardevolle bijdragen kunnen leveren als deze voltooid is.
Wat betekent dat we op het punt staan het eerste bewijs te vinden van de schuimachtige structuur van ruimtetijd. Een gebied om naar te kijken.
Referentie: arxiv.org/abs/0912.0535 : Een kosmische blik op Spacetime Foam