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Come Hubble potrebbe individuare la schiuma quantistica?
L'idea che lo spaziotempo sia quantizzato alla scala di Planck esiste da quasi tutto il tempo in cui i fisici hanno tentato di conciliare la relatività generale e la meccanica quantistica. Negli anni '60, John Wheeler ha coniato il termine schiuma quantistica per descrivere la struttura quantizzata dell'universo a distanze di circa 10^-35 metri circa.
Una domanda che ha occupato i fisici da allora è come rilevare questa struttura schiumosa. Oggi, Wayne Christiansen dell'Università della Carolina del Nord a Chapel Hill e alcuni amici affermano che vari grandi telescopi sono sul punto di essere in grado di effettuare misurazioni che potrebbero dimostrare l'esistenza della schiuma quantistica o porre importanti limiti alla sua struttura.
Il pensiero va così. Una delle conseguenze della quantizzazione dello spaziotempo è che pone un limite fondamentale alla precisione con cui possono essere misurate le distanze.
Quindi immagina di voler misurare la distanza usando un raggio di luce. Questa luce sarà influenzata dalla struttura dello spaziotempo e il suo fronte d'onda acquisirà una struttura simile a schiuma. Ciò limita la precisione delle misurazioni della distanza che possono essere effettuate con questa luce.
Influisce anche sul modo in cui dovrebbe apparire la luce da una sorgente puntiforme poiché il fronte d'onda ha un elemento schiumoso casuale. In effetti, la schiuma spaziotemporale crea un disco visibile, afferma Christiansen e compagni, e questo dovrebbe essere visibile sulle immagini di alcune fonti puntiformi distanti.
Il problema è che l'effetto è così piccolo che è visibile solo nelle immagini di oggetti a distanze veramente cosmologiche.
Comunque va bene, dicono Christiansen e co., perché il telescopio spaziale Hubble ha fotografato esattamente i tipi di oggetti che sono abbastanza lontani da dimostrare l'effetto. Questi oggetti noti come quasar ad alto redshift appaiono in un'immagine nota come Ultra Deep Field.
Il loro articolo oggi valuta questi quasar nel campo ultra profondo per determinare fino a che punto mostrano prove di schiuma quantistica.
Ed ecco una cosa: Christiansen e i suoi amici dicono che questi quasar sono sfocati esattamente come ci si aspetterebbe dalla schiuma quantistica in certi tipi di modelli dell'universo. La sfocatura è a un livello coerente con un modello di schiuma spaziotemporale, dicono.
Ma questo non è decisivo perché la sfocatura potrebbe anche essere stata causata da altri effetti come qualche altro mezzo di dispersione come la polvere nella distanza intermedia. Un'altra possibilità è che il quasar potrebbe non essere una vera sorgente puntiforme e la sfocatura riflette la struttura del quasar stesso.
Queste sono domande che il prossimo giro di osservazioni potrebbe essere in grado di risolvere. Il recente refit di Hubble gli ha dato la capacità di effettuare misurazioni migliori. E anche l'interferometro del Very Large Telescope ora in costruzione potrebbe dare un prezioso contributo quando sarà completato.
Il che significa che potremmo essere sul punto di trovare la prima prova della struttura simile alla schiuma dello spaziotempo. Una zona da tenere d'occhio.
Rif: arxiv.org/abs/0912.0535 : Uno sguardo cosmico alla schiuma dello spaziotempo