Τηλεσκόπιο εμφανίζει αδυναμίες στη θεωρία της κβαντικής βαρύτητας

Ένα από τα κύρια βήματα για να υπάρχει πρόοδος στον τομέα της φυσικής είναι να ενωθεί η φύση του χώρου, όπως πρότεινε η Γενική Σχετικότητα του Albert Einstein με αυτή που προτάθηκε από την κβαντική θεωρία. Οι ενδείξεις όμως που συγκεντρώθηκαν από ένα τηλεσκόπιο που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Γη, κάνουν τώρα αυτή την προσπάθεια ακόμη πιο δύσκολη.

Το διαστημικό παρατηρητήριο INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) είναι μια συνεργασία της αμερικανικής NASA, της ευρωπαϊκής ESA και της ρωσικής Υπηρεσίας Διαστήματος (Roscosmos). Το όργανο πάνω στο τηλεσκόπιο IBIS συνέλαβε μια εκπομπή ακτίνων-γ (GRB) στις 19 Δεκεμβρίου του 2004 της οποίας ο Philippe Laurent ανέλυσε την πόλωση της λεπτομερώς. Ερεύνησαν έτσι την ένταση σε διάφορες ενέργειες και κατέληξαν στα συμπεράσματα για την κοκκώδη υφή του χώρου.

Ήταν το βαρύτερο φορτίο της ESA που εκτοξεύθηκε ποτέ στο διάστημα και περιείχε τα πιο σύνθετα και ευαίσθητα όργανα ανίχνευσης ακτίνων γάμμα, σε σχέση με άλλα τηλεσκόπια. Όλο το διαστημικό σκάφος είναι φτιαγμένο με τον...
ίδιο τρόπο όπως και το διάσημο παρατηρητήριο XMM-Newton των ακτίνων X της ESA.

Καθώς οι φυσικοί προσπαθούν να συνδυάσουν την ιδέα του Αϊνστάιν για ένα λείο (ομαλό) χώρο με την κοκκώδη προσέγγιση της κβαντικής θεωρίας, αναμένουν ότι τηλεσκόπια όπως το INTEGRAL θα δώσουν σε απαντήσεις.

Η θεωρία του Αϊνστάιν βασίζεται στο γεγονός ότι ο χώρος, ανεξάρτητα από την κλίμακα που το παρατηρούμε, ήταν μια «ομαλή κατασκευή. Η κβαντική θεωρία προτείνει ότι, σε μικροσκοπικό επίπεδο, ο χώρος είναι στην πραγματικότητα κατασκευασμένος από μικροσκοπικούς κόκκους, όπως η άμμος σε μια παραλία

Όμως το παρατηρητήριο INTEGRAL δείχνει ότι οι «κόκκοι» του υποκείμενου κβαντικού χώρου υπάρχουν στην πραγματικότητα, αλλά σε πολύ μικρότερη κλίμακα από ότι προβλέπει η κβαντική θεωρία έως τώρα. Τα νέα δεδομένα βάζουν νέα πιο αυστηρά όρια για το μέγιστο μέγεθος των κόκκων του χώρου.

Το τηλεσκόπιο είναι σε θέση να διεξάγει αυτές τις προηγμένες μελέτες, διότι οι ακτίνες- γ επηρεάζονται από την κοκκώδη δομή του χώρου καθώς ταξιδεύουν μέσα σ’ αυτόν. Στροβιλίζονται, ταλαντώνονται και μπορούν να αλλάξουν την κατεύθυνσή τους. Οι αστροφυσικοί ονομάζουν αυτή την ιδιότητα πόλωση.

Χρησιμοποιώντας μια θεωρητική προσέγγιση, οι αστροφυσικοί μπορούν να υπολογίσουν το μέγεθος των κόκκων, αναλύοντας τη διαφορά στην πόλωση μεταξύ υψηλής και χαμηλής ενέργειας ακτίνων γ. Οι δυνατότητες που έχει το INTEGRAL μπορεί να μας δώσει με μεγάλη ακρίβεια τέτοιες αξιόπιστες πληροφορίες.

Η κβαντική θεωρία προτείνει μια κλίμακα 10^‒35 μέτρα για τους μικρότερους κόκκους. Αλλά τα δεδομένα του INTEGRAL δείχνουν ότι οι κβαντικοί κόκκοι πρέπει να είναι της τάξης των 10^‒48 μέτρων ή και μικρότεροι ακόμα.

Σύμφωνα με τον εμπειρογνώμονα Philippe Laurent : "Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό αποτέλεσμα στη θεμελιώδη φυσική και θα αποκλείσει κάποιες θεωρίες χορδών και την κβαντική θεωρία βαρύτητας βρόχων”.

«Η θεμελιώδης φυσική είναι η λιγότερο προφανής εφαρμογή του παρατηρητηρίου INTEGRAL (η βασική του έρευνα είναι οι ίδιες οι ακτίνες-γ). Παρόλα αυτά, μας επέτρεψε να κάνουμε ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός για τη διερεύνηση της ίδιας της φύσης του χώρου», εξηγεί ο ερευνητής της ESA Christoph Winkler.

(από physics4u)