Астрономи не побачили слідів «квантової піни» NASA Telescopes Set Limits On Spacetime Quantum "Foam"
Для всіх сучасних типів спостережень простір-час виглядає безструктурним і "гладким". Однак багато теорій, зокрема, моделі квантової гравітації передбачають, що на дуже малих масштабах, порівнянних з планковской довжиною (4,05 * 10 ^ -33 см), простір складається з безлічі маленьких постійно мінливих областей, де і простір, і час уже не є визначеними величинами, але відчувають безперервні флуктуації, "киплять". Уявлення про цю "квантовій піні" вперше сформулював фізик Джон Уілер в 1955 році.
Розміри "осередків" цієї піни складає мільярдні частки від розміру протона і спостерігати їх безпосередньо не можна. Однак структура "піни" може впливати на фотони, а значить світло від дуже далеких об'єктів може нести в собі сліди впливу квантових "бульбашок". Залежно від того, який варіант теорії про структуру простору часу ми віддамо перевагу, швидкість накопичення цих спотворень може бути різною, а значить ми можемо перевірити різні моделі.
Астрономи вирішили використовувати рентгенівське і гамма-випромінювання від самих далеких об'єктів спостережуваному Всесвіті - квазарів, які знаходяться на відстані в мільярди світлових років від Землі - щоб спробувати побачити в ньому сліди впливу квантової піни. Вчені припустили, що на великих відстанях спотворення виявляться настільки великі, що отримати зображення квазарів не вдасться.
Спостереження проводилися за допомогою двох космічних обсерваторій - рентгенівського телескопа "Чандра" і гамма-телескопа "Фермі", а також наземного телескопа VERITAS. Вчені не виявили в зібраних даних слідів "піни", зокрема, вимірювання "Чандри" дозволили виключити одну з моделей, згідно з якою світло розсіюється на піні, як на крапельках туману, а спостереження з "Фермі" продемонстрували, що і так звана голографічна модель з меншим розсіюванням не працює.
Вчені прийшли до висновку, що розміри "піни" менше, ніж передбачали моделі - як мінімум до розмірів в 1000 разів менше протона простір-час залишається "гладким".
A team of scientists has used X-ray and gamma-ray observations of some of the most distant objects in the Universe to better understand the nature of space and time. Their results set limits on the quantum nature, or "foaminess" of spacetime at extremely tiny scales.
This study combines data from NASA's Chandra X-ray Observatory and Fermi Gamma-ray Space Telescope along with ground-based gamma-ray observations from the Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array (VERITAS).
At the smallest scales of distance and duration that we can measure, spacetime - that is, the three dimensions of space plus time - appears to be smooth and structureless. However, certain aspects of quantum mechanics, the highly successful theory scientists have developed to explain the physics of atoms and subatomic particles, predict that spacetime would not be smooth. Rather, it would have a foamy, jittery nature and would consist of many small, ever-changing, regions for which space and time are no longer definite, but fluctuate.
"One way to think of spacetime foam is if you are flying over the ocean in the airplane, it looks completely smooth. However, if you get low enough you see the waves, and closer still, foam, with tiny bubbles that are constantly fluctuating "said lead author Eric Perlman of the Florida Institute of Technology in Melbourne. "Even stranger, the bubbles are so tiny that even on atomic scales we're trying to observe them from a very high-flying airplane."