Esperimento che utilizza fotoni per rilevare buchi neri secondo la scala dei quanti.
Un nuovo esperimento con un singolo fotone è stato proposto per dimostrare se lo spazio-tempo è costituito da unità indivisibili.
Lo spazio non è liscio, il pensiero dei fisici su scala quantistica, è che si compone da
subunità indivisibili, come i punti di un disegno puntinista. Questo paesaggio a base di pixel è pensato per essere popolato da
buchi neri, più piccoli di un millesimo di miliardesimo di un trilione del diametro di un atomo di idrogeno, di esistenza continuamente dentro e fuori. Questo studio è disponibile attraverso arXiv. Questa ipotesi è stata proposta decenni fa, al fine di unificare la
teoria quantistica con la
teoria della gravità di
Einstein, l'unica che in natura non integra quattro forze fondamentali nel
modello Standard della fisica delle particelle. I fisici hanno cercato di utilizzare il
Large Hadron Collider,
rivelatori di onde gravitazionali e le osservazioni di
lontane esplosioni cosmiche, al fine di stabilire se lo spazio è granuloso, ma finora i risultati si sono dimostrati inconcludenti. Questo nuovo esperimento proposto da
Jacob Bekenstein, fisico teorico presso l'università ebraica di Gerusalemme, e che utilizza attrezzature facilmente reperibili. L'esperimento è stato progettato per esaminare sulla scala di 1,6 × 10-35 metri (1.6E-35). Questa
lunghezza di
Planck è il limite teorico in cui il concetto macroscopico di distanza cessa di avere un significato e le fluttuazioni quantistiche cominciano a fare spazio-tempo e, assomigliano ad un mare spumeggiante. Invece di utilizzare strumenti,
Bekentstein propone di sparare un singolo fotone attraverso un blocco trasparente, e misurare indirettamente la
distanza minuscola che muove il blocco per effetto del moto impartito dal fotone. Lunghezza d'onda del fotone, massa e dimensione del blocco sono accuratamente scelti in modo che la quantità di moto è appena sufficiente per spostare il centro di massa del blocco di una
lunghezza di
Planck. Se lo
spazio-tempo è granuloso su questa scala, allora è meno probabile che il fotone lo produca attraverso il blocco. Se le fluttuazioni quantistiche di lunghezza sono importanti sulla
scala di Planck, un
mare di
buchi neri, ognuno con raggio di un
Planck-scala, si forma piuttosto rapidamente. Tutto ciò che cade all'interno di questi
buchi neri non sarà in grado di fuggire fino a quando il foro dissipa. Se il centro di massa del blocco mobile cade in uno di questi fori, il movimento del blocco sarà ostacolato. I fotoni sono molto più grandi rispetto alla
lunghezza di
Planck, e come tali non sono infastiditi da questi
buchi neri quantistici. La conservazione della quantità di moto in questo esperimento richiede che il fotone non possa passare attraverso il blocco se non riesce a muoversi da una lunghezza di Planck. Quindi, se i
fotoni sono visti meno del previsto dal rivelatore, ciò significherebbe che il movimento del blocco è stato ostacolato da
buchi neri, e che lo
spazio-tempo mostra caratteristiche quantistiche riferibili alla
scala di Planck. <Distinguere -afferma
Igor Pikovski, fisico quantistico presso il Centro di
Vienna per la Scienza Quantistica e la Tecnologia- tra i
possibili effetti gravitazionali quantistici da altri sarà molto impegnativo. Non si sa, su che cosa esattamente la gravità su scala quantistica gioca un ruolo significativo. Vi è abbondanza di spazio per la
granularità a lunghezze molto più grandi, ma non vi è nessuna teoria, continua, in grado di fornire questa risposta>. [Via della
Natura]