211service.com
Hvordan Hubble kunne se kvanteskum
Ideen om, at rumtid er kvantiseret på Planck-skalaen, har eksisteret i næsten lige så længe, som fysikere har forsøgt at forene generel relativitetsteori og kvantemekanik. I 1960'erne opfandt John Wheeler udtrykket kvanteskum for at beskrive universets kvantificerede struktur i afstande på omkring 10^-35 meter eller deromkring.
Et spørgsmål, der har optaget fysikere siden da, er, hvordan man kan opdage denne skumagtige struktur. I dag siger Wayne Christiansen ved University of North Carolina ved Chapel Hill og et par kammerater, at forskellige store teleskoper er på nippet til at kunne foretage målinger, der kunne bevise eksistensen af kvanteskum eller sætte vigtige grænser for dets struktur.
Tankegangen går sådan her. En af konsekvenserne af, at rumtiden bliver kvantificeret, er, at det sætter en grundlæggende grænse for, hvor nøjagtigt afstande kan måles.
Så forestil dig, at du vil måle afstand ved hjælp af en lysstråle. Dette lys vil blive påvirket af rumtidens struktur, og dets bølgefront vil få en tilsvarende skumlignende struktur. Dette begrænser nøjagtigheden af de afstandsmålinger, der kan foretages med dette lys.
Det påvirker også den måde, lys fra en punktkilde skal fremstå på, da bølgefronten har et tilfældigt skummende element. I realiteten skaber rumtidsskum en seende skive, siger Christiansen og co, og det burde være synligt på billeder af visse fjerne punktkilder.
Problemet er, at effekten er så lille, at den kun er synlig i billeder af objekter over virkelig kosmologiske afstande.
Det er dog OK, siger Christiansen og co, for Hubble-rumteleskopet har fotograferet præcis den slags objekter, der er langt nok væk til at demonstrere effekten. Disse objekter kendt som høj rødforskydning kvasarer vises i et billede kendt som Ultra Deep Field.
Deres papir i dag vurderer disse kvasarer i Ultra Deep Field for at bestemme, i hvilket omfang de viser tegn på kvanteskum.
Og her er en ting: Christiansen og venner siger, at disse kvasarer er slørede på præcis den måde, man ville forvente af kvanteskum i visse former for modeller af universet. Sløringen er på et niveau, der stemmer overens med en rumtidsskummodel, siger de.
Men det er ikke afgørende, fordi sløringen også kan være forårsaget af andre effekter, såsom et andet spredningsmedium som støv i den mellemliggende afstand. En anden mulighed er, at kvasaren muligvis ikke er en sand punktkilde, og sløringen afspejler selve kvasarens struktur.
Det er spørgsmål, som den næste runde observationer måske kan løse. Hubbles nylige ombygning har givet den mulighed for at foretage bedre målinger. Og Very Large Telescope Interferometer, der nu er under konstruktion, kan også yde værdifulde bidrag, når det er færdigt.
Hvilket betyder, at vi kunne være på nippet til at finde det første bevis på rumtidens skumlignende struktur. Et område at se.
Ref: arxiv.org/abs/0912.0535 : Et kosmisk kig på Spacetime Foam