Kuantum köpük - Quantum foam
Kuantum köpük (aynı zamanda uzay-zaman bir köpük ya da uzay-zaman kabarcık ) olan kuantum dalgalanma ve uzay-zaman nedeniyle çok küçük ölçeklerde kuantum mekaniği . Madde ve antimadde sürekli olarak yaratılır ve yok edilir. Bu atom altı nesnelere sanal parçacıklar denir . Fikir, 1955'te John Wheeler tarafından tasarlandı .
Arka plan
Eksik bir kuantum yerçekimi teorisi ile , küçük ölçeklerde uzay - zamanın nasıl görüneceğinden emin olmak imkansızdır . Bununla birlikte, uzay-zamanın temelde pürüzsüz olması gerektiğine dair kesin bir neden yoktur. Bunun yerine, bir kuantum yerçekimi teorisinde, uzay-zamanın, uzay ve zamanın kesin olmadığı, ancak köpük benzeri bir şekilde dalgalandığı birçok küçük, sürekli değişen bölgeden oluşması mümkündür.
Wheeler, belirsizlik ilkesinin , yeterince küçük mesafeler ve yeterince kısa zaman aralıkları boyunca "uzay-zamanın geometrisinin dalgalanması" anlamına gelebileceğini öne sürdü . Bu dalgalanmalar, makroskopik ölçeklerde görülen düzgün uzay-zamandan önemli sapmalara neden olacak kadar büyük olabilir ve uzay-zamana "köpüklü" bir karakter verir.
Deneysel sonuçlar
Hendrik Casimir'in öngördüğü ve casimir deneyi ile doğrulanabileceği şey, sanal parçacıkların var olduğuna dair güçlü kanıtlar. Başka bir ölçüm, bir elektron veya müon tarafından oluşturulan bir mıknatısın gücünü tahmin ederek sanal parçacık fikrini destekler. G2 deneyi bu ölçümü hedefliyor.
2005 yılında MAGIC (Büyük Atmosferik Gamma Işını Görüntüleme Cherenkov) teleskopları , blazar Markarian 501'den gelen gama ışını fotonları arasında , farklı enerji seviyelerindeki bazı fotonların farklı zamanlarda geldiğini tespit etti, bu da bazı fotonların daha yavaş hareket ettiğini ve dolayısıyla daha yavaş hareket ettiğini düşündürdü. genel görelilik teorisinin ışığın hızının sabit olduğu fikriyle çelişen, kuantum köpüğünün düzensizliği ile açıklanabilecek bir tutarsızlık. Bununla birlikte, daha yakın tarihli deneyler, uzayın tanecikli olması nedeniyle ışık hızındaki varsayılan değişimi doğrulayamadı.
Uzak gama ışını patlamalarından gelen ışığın polarizasyonunu içeren diğer deneyler de çelişkili sonuçlar üretti. Daha fazla Dünya tabanlı deneyler devam ediyor veya öneriliyor.
Kısıtlamalar ve sınırlar
Bir uzay-zaman köpüğünün karakteristiği olan büyük dalgalanmaların, Planck uzunluğu sırasına göre bir uzunluk ölçeğinde meydana gelmesi beklenir . Köpüklü bir uzay-zaman, ışığın içinden geçtiği birçok kuantum kabarcığının boyutu dalgalanacağından, mesafelerin ölçülebileceği doğruluk konusunda sınırlara sahip olacaktır. Kullanılan uzay-zaman modeline bağlı olarak, uzay-zaman belirsizlikleri, ışık çok uzak mesafelerden geçerken farklı oranlarda birikir.
NASA'nın Chandra X-ışını Gözlemevi , Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu ve Çok Enerjik Radyasyon Görüntüleme Teleskop Dizisinden (VERITAS) yer tabanlı gama ışını gözlemlerinden elde edilen veriler kullanılan kuasarların X-ışını ve gama ışını gözlemleri, uzay - zamanın bir hidrojen atomunun çekirdeğinden 1000 kat daha küçük mesafelere kadar homojendir.
NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nden Floyd Stecker tarafından yakındaki kuasarlardan gelen radyasyon gözlemleri, kuantum köpüğünün varlığının ima ettiği Einstein'ın özel görelilik teorisinin olası ihlallerine güçlü deneysel sınırlar koydu . Bu nedenle, şimdiye kadarki deneysel kanıtlar, bilim adamlarının kuantum köpüğü için test edebilecekleri bir dizi değer verdi.
Rastgele difüzyon modeli
Chandra'nın milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki kuasarları X-ışını algılaması, fotonların sisten geçerek yayılan bir ışığa benzer şekilde, uzay-zaman köpüğü içinde rastgele dağıldığı modeli dışlıyor.
Holografik model
Fermi ile daha kısa gama ışını dalga boylarında ve VERITAS ile daha kısa dalga boylarında kuasarların ölçümleri, daha az difüzyonlu bir holografik model olarak adlandırılan ikinci bir modeli dışlar.
Diğer teorilerle ilişkisi
Vakum dalgalanmaları sağlayan vakum olarak bilinen bir sıfır olmayan enerji ile vakum enerji .
Spin köpük teorisi, Wheeler'ın fikrini nicel hale getirmek için modern bir girişimdir .
Ayrıca bakınız
Notlar
Referanslar
- Minkel, JR (24 Kasım 2003). "Ödünç Zaman: Michio Kaku ile Röportaj" . Bilimsel amerikalı
- Swarup, A. (2006). "Kuantum köpüğü üzerinde ayarlanan manzaralar" . New Scientist , 189, s. 18, erişildi 10 Şubat 2012.