Soudobou fyziku až do morku kostí prostupuje osudový souboj mezi obecnou relativitou a kvantovou mechanikou. Obě teorie jsou geniální, sebevědomé, na obou stojí dnešní věda a vlastně celý vesmír. Ani jedna z nich ale nemá na to, aby beze zbytku vysvětlila úplně všechno. Obecná relativita selhává v mikrosvětě, zatímco kvantová mechanika je mimo na škále těch největších objektů a jevů. Fyzici se snaží nepropadnout depresi a pokoušejí se obě tyto základní teorie vesmíru nějak smířit a postavit na nich teorii všeho, čili, méně nabubřele, teorii kvantové gravitace. Je to ale nesmírně těžké.


Jedním z divácky přitažlivých konceptů, které se snaží spojit obecnou relativitu a kvantovou mechaniku, je i kvantová pěna (anglicky quantum foam, někdy také space-time foam). Podle téhle představy není časoprostor v těch nejmenších rozměrech spojitý, ale v blízkosti Planckovy délky se chová jako velmi neposedná pěna, což má zajímavé důsledky pro povahu vesmíru. Teď ale kvantová pěna katastrofálně vyhořela v jednom experimentu, který souvisel s pozorováním vzdáleného gama záblesku.


Tsvi Piran z Hebrejské univerzity v Jeruzalémě a jeho spolupracovníci analyzovali pozorování gama záblesku GRB090510 z velmi hlubokého vesmíru gamateleskopem Large Area Telescope (LAT), na palubě vesmírné gama observatoře Fermi. Pečlivě přitom sledovali časy příletu jednotlivých fotonů, které musely od místa vzniku gama záblesku urazit miliardy světelných let. Navzdory šílené vzdálenosti dorazily fotony dotyčného gama záblesku všechny na jednou, ve zlomku sekundy. Tento krátký a tvrdý gama záblesk jsme na Zemi zachytili v roce 2010.


Pozorování Piranova týmu se stalo pěkným důkazem, že Einsteinova obecná relativita obstojně funguje. Badatelé totiž potvrdili jeden z jejích významných předpokladů, totiž že se všechny fotony pohybují stejnou rychlostí, bez ohledu na jejich energii. To ale nebylo úplně všechno. Zároveň také zasadili tvrdou ránu kvantové pěně, přinejmenším takové, jakou si lidé prozatím představovali.

Struktury kvantové pěny by měly být natolik malé, že je v současnosti nemůžeme pozorovat přímo. Fotony by měly být ale při průletu prostorem kvantovou pěnou ovlivňovány, což by se projevilo na mírně rozdílné rychlosti fotonů s různou energií. Jenže Piran a spol. pozorovali něco jiného. Veškeré dostupné fotony gama záblesku GRB090510 dorazily najednou, i když se navzájem lišily svojí energií. Časoprostor tedy podle všeho netvoří kvantová pěna, alespoň ne taková, jak jsme si mysleli. Jestli nějaká taková úroveň časoprostoru existuje, tak funguje  na ještě mnohem menších rozměrech.


Piran se přiznává, že když s tímhle výzkumem začali, tak nepočítali s tak přesnými výsledky. Teď ale získali data, která budou velmi prospěšná pro sestavování budoucí teorie kvantové gravitace. Třeba se s jejich pomocí dozvíme, jak úspěšně smíchat obecnou relativitu a kvantovou mechaniku. A pak už je jenom krůček k Nobelově ceně.




Video:  The EM Signals of ns Mergers - The Lightening that follows the Thunder by Tsvi Piran

Video: Tsvi Piran The Hebrew University of Jerusalem.

v

 

Literatura
Hebrew University of Jerusalem, Nature Physics 11: 344–346, Wikipedia (Quantum foam).

Žádný příspěvek nebyl zadán