Connect with us

Znanost

Foto: Pixabay / Izvor: LiveScience

Svemir

Je li svemir pun kvantne pjene?

Pogledaj svemir pod mikroskopom. Što vidiš? Ništa. Povećaj za tisuću puta. Ništa. Povećaj za milijun puta. I dalje ništa. Povećaj za milijardu puta. Apsolutno ništa.

U ovoj točki, prosječna osoba vjerojatno bi bila zadovoljna zaključkom da je svemir, zapravo, ništa. Ovo ima i intuitivnog smisla, na kraju krajeva, i uostalom, već smo daleko iznad mogućnosti pravog mikroskopa.

Kvantni fizičari nisu prosječne osobe. Oboružani teoretskim mikroskopima, nastavljaju povećavati, gledaju sve dublje i dublje u prazan prostor dok konačno iz ničega ne ugledaju – nešto.

To nešto je uskovitlana kolekcija virtualnih čestica, koje se kolektivno nazivaju kvantna pjena. Prema kvantnoj fizici, virtualne čestice postoje kao kratkotrajne fluktuacije u tkivu prostor-vremena, kao mjehurići u pjeni pive.



“‘Mjehurići’ u kvantnoj pjeni su milijardama puta manje od atomskih jezgri i traju samo infinitezimalne frakcije sekunde ili, kvantnim jezikom, veličine Planckove duljine za Planckovo vrijeme”, rekao je Eric Perlman, profesor fizike i svemirskih znanosti na Tehnološkom institutu u Floridi.

Nešto toliko sitno nije moglo biti izravno opaženo. Pa kako onda možemo biti sigurni da kvantna pjena postoji? Jedan od najvećih dokaza predvidjeli su 1947. godine nizozemski fizičari Hendrik Casimir i Dirk Polder. Don Lincoln, eksperimentalni fizičar, objasnio je tzv. “Casimirov efekt” za PBS:

Ako je kvantna pjena stvarna, mislili su, onda bi čestice trebale postojati posvuda u svemiru. Nadalje, obzirom da čestice imaju i svojstva vala, posvuda bi trebali biti valovi. Oni su zamislili dvije paralelne metalne ploče, postavljene u blizini jedna druge. Kvantna pjena postojala bi i između ploča i s njihovih vanjskih strana. Ali zato što su ploče postavljene tako blizu jedna druge, samo kratki valovi mogu postojati između njih, a izvan njih mogu postojati i dugi i kratki valovi. Zbog ovog nedostatka ravnoteže, višak valova izvan ploča trebao bi nadjačati manji broj valova između njih, gurajući ploče jednu k drugoj. Trideset godina nakon ovog predviđanja, efekt je kvalitativno proučen, i točno izmjeren 1997. godine.

Ideja da je svemir u svojoj suštini pjenušavi, kaotični nered ima ogromne posljedice za naše razumijevanje svemira.

“Samo na kratkim udaljenostima možemo vidjeti fundamentalnu nepodudarnost između opće relativnosti i kvantne mehanike”, napisao je Brian Green, zagovornik teorije struna i profesor na Sveučilištu Kolumbija, u svojoj knjizi Elegantni svemir. “Pojam glatke prostorne geometrije, središnji princip opće relativnosti, uništen je nasilnim fluktuacijama kvantnoga svijeta na kratkim udaljenostima.”

Stoga bi konačna demonstracija (ne)postojanja kvantne pjene bila iznimno korisna u razumijevanju prirode stvarnosti. Ali, kako se to često događa u znanosti, posljednji eksperimenti se ne podudaraju. Jedan mogući način da se testira prisutnost kvantne pjene je mjerenje koliko je vremena potrebno fotonima koji su eruptirali iz zvjezdanih eksplozija da prijeđu određenu udaljenost. No ako je prostor-vrijeme pjenušavo, foton bi mogao biti usporen laganim perturbacijama. Analiza iz 2009. godine otkrila je da su visokoenergetski i niskoenergetski fotoni iz istog prsnuća gama-zrake stigli na zadanu lokaciju u različito vrijeme, ali dvije sljedeće analize drugih prsnuća pokazali su malo ili ništa varijacije, što upućuje na to da je prostor-vrijeme glatko, ili bar ne toliko pjenasto.

Nijedan od eksperimenata, međutim, ne može mjeriti u dovoljno detalja da bi se kvantna pjena isključila kao mogućnost na najsitnijoj skali. Možda samo moramo pričekati mikroskop koji može vidjeti na 1.6 x 10^-35 metara – što je Planckova duljina – kako bismo bili sigurni, a konstrukcija takvog uređaja bit će uistinu zahtjevan zadatak.

Tražili ste na googlu:

vijesti iz svemira 2017

2 komentara

2 Comments

  1. Enis Zeković

    kolovoz 23, 2017 kod 7:12 pm

    M teorija i Kazimirov efekat

  2. Josip Oreč

    kolovoz 23, 2017 kod 8:51 pm

    A zaboli me ona stvar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Nužna polja su označena s *

Više u Svemir

Popularno

Facebook

Na Vrh