Wie Hubble Quantenschaum erkennen konnte

Die Idee, dass die Raumzeit auf der Planck-Skala quantisiert ist, gibt es schon fast so lange, wie Physiker versucht haben, Allgemeine Relativitätstheorie und Quantenmechanik in Einklang zu bringen. In den 1960er Jahren prägte John Wheeler den Begriff Quantenschaum, um die quantisierte Struktur des Universums in Entfernungen von etwa 10^-35 Metern zu beschreiben.



Eine Frage, die Physiker seitdem beschäftigt, ist, wie man diese schaumige Struktur nachweisen kann. Heute sagen Wayne Christiansen von der University of North Carolina in Chapel Hill und einige Freunde, dass verschiedene große Teleskope kurz davor stehen, Messungen durchführen zu können, die die Existenz von Quantenschaum beweisen oder seiner Struktur wichtige Grenzen setzen könnten.

Das Denken geht so. Eine der Folgen der Quantisierung der Raumzeit besteht darin, dass sie der Genauigkeit von Entfernungen eine grundlegende Grenze setzt.





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Stellen Sie sich vor, Sie möchten die Entfernung mit einem Lichtstrahl messen. Dieses Licht wird durch die Struktur der Raumzeit beeinflusst und seine Wellenfront erhält eine ähnlich schaumartige Struktur. Dies schränkt die Genauigkeit der Entfernungsmessungen ein, die mit dieser Leuchte durchgeführt werden können.

Es beeinflusst auch die Art und Weise, wie Licht von einer Punktquelle erscheinen sollte, da die Wellenfront ein zufälliges schaumiges Element hat. Tatsächlich erzeugt Raumzeitschaum eine Sehscheibe, sagen Christiansen und Co., die auf Bildern bestimmter entfernter Punktquellen sichtbar sein sollte.

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Das Problem ist, dass der Effekt so winzig ist, dass er nur in Bildern von Objekten über wirklich kosmologische Entfernungen sichtbar ist.



Das ist aber in Ordnung, sagen Christiansen und Co, denn das Hubble-Weltraumteleskop hat genau die Art von Objekten fotografiert, die weit genug entfernt sind, um den Effekt zu demonstrieren. Diese als Quasare mit hoher Rotverschiebung bekannten Objekte erscheinen in einem Bild, das als Ultra Deep Field bekannt ist.

oder probiere Klamotten an

Ihr heutiges Papier bewertet diese Quasare im Ultra Deep Field, um festzustellen, inwieweit sie Hinweise auf Quantenschaum aufweisen.

Und hier ist eine Sache: Christiansen und Freunde sagen, dass diese Quasare genau so verschwommen sind, wie Sie es von Quantenschaum in bestimmten Arten von Modellen des Universums erwarten würden. Die Unschärfe ist auf einem Niveau, das mit einem Raumzeit-Schaummodell übereinstimmt, sagen sie.

Aber das ist nicht schlüssig, denn die Unschärfe kann auch durch andere Effekte verursacht worden sein, z. B. durch ein anderes Streumedium wie Staub in der Zwischenentfernung. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass der Quasar keine echte Punktquelle ist und die Unschärfe die Struktur des Quasars selbst widerspiegelt.

Dies sind Fragen, die die nächste Beobachtungsrunde möglicherweise lösen kann. Hubbles kürzlicher Umbau hat ihm die Möglichkeit gegeben, bessere Messungen durchzuführen. Und auch das im Bau befindliche Very Large Telescope Interferometer könnte nach seiner Fertigstellung wertvolle Beiträge leisten.

Was bedeutet, dass wir kurz davor stehen könnten, die ersten Hinweise auf die schaumartige Struktur der Raumzeit zu finden. Ein Bereich zum Anschauen.

Ref: arxiv.org/abs/0912.0535 : Ein kosmischer Blick auf Spacetime Foam

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