How big is Plancki pikkus?

Plancki pikkus on pikkusühik, mis on tuletatud kolmest looduskonstandist, ja see on umbes 1,6 × 10⁻³⁵ meetrit. See arv on 1,6 jagatud arvuga, mis on 1 ja selle järel 35 nulli. Plancki pikkus on defineeritud, mitte mõõdetud, ning see jääb kaugele alla väikseimate vahemaade, mida ükskõik milline katse suudab uurida. Füüsikud eeldavad, et gravitatsiooni kvantefektid muutuvad olulisteks umbes selle skaala juures.

Definitsioon

Plancki pikkus ühendab kolme konstanti: valguse kiirus c; gravitatsioonikonstant G, mis määrab gravitatsiooni tugevuse; ja taandatud Plancki konstant ħ, mis määrab kvantefektide skaala. See võrdub suuruse ħG/c³ ruutjuurega. Rahvusvaheliselt soovitatud väärtus, mille on avaldanud Ameerika Ühendriikide Riiklik Standardite ja Tehnoloogia Instituut (NIST), on 1,616255 × 10⁻³⁵ meetrit.

Selle väärtuse kaks viimast numbrit on ebakindlad. Valguse kiirusel ja taandatud Plancki konstandil on definitsiooni järgi täpsed väärtused, kuid gravitatsioonikonstant on teada vaid umbes 2 osa 100 000-st täpsusega. Sellel saidil on Plancki pikkus 0,000000000016 joktomeetrit, kus joktomeeter on 10⁻²⁴ meetrit. Isegi väikseim meetermõõdustiku ametliku eesliitega ühik, kvektomeeter (10⁻³⁰ meetrit, lisatud 2022. aastal), on umbes 62 000 Plancki pikkust.

Suuruste võrdlused

Prooton, mille läbimõõt on umbes 1,7 femtomeetrit (1,7 × 10⁻¹⁵ meetrit), on laiuselt umbes 100 miljardit miljardit (10²⁰) Plancki pikkust. Sellel saidil näitavad kvargid ja neutriino, mis asuvad prootoni ja Plancki pikkuse vahel, arve, mis ei ole mõõtmistulemused.
HERA osakeste põrgutil tehtud katsed näitasid, et kvarkide läbimõõt on väiksem kui 8,6 × 10⁻¹⁹ meetrit. See piir on siiski umbes 50 miljonit miljardit (5 × 10¹⁶) Plancki pikkust.
Kui Plancki pikkus oleks suurendatud inimese juuksekarva laiuseks, umbes 0,1 millimeetrit, oleks prooton umbes ühe valgusaasta läbimõõduga. Valgusaasta on vahemaa, mille valgus läbib ühe aastaga.
Kui vesiniku aatom, mille läbimõõt on umbes 0,1 nanomeetrit, oleks suurendatud vaadeldava universumi laiuseks, umbes 93 miljardit valgusaastat, oleks Plancki pikkus umbes 130 meetrit pikk. See on veidi pikem kui Ameerika jalgpalli väljak.

Plancki loomulikud ühikud

Saksa füüsik Max Planck pakkus ühiku välja 1899. aastal Berliini Preisi Teaduste Akadeemiale esitatud artiklis. Ta juhtis tähelepanu sellele, et tavalised pikkuse ja aja ühikud pärinevad Maa suurusest ja liikumisest. Ta soovis pikkuse, massi, aja ja temperatuuri ühikuid, mis säilitaksid oma tähenduse igal ajal, isegi väljaspool Maad asuvate tsivilisatsioonide jaoks. Seepärast tuletas ta need looduskonstantidest.

Plancki enda saadud väärtus oli 4,13 × 10⁻³³ sentimeetrit, umbes 2,6 korda suurem tänapäeva väärtusest. Suurem osa erinevusest tuleb tema kasutatud konstandist. Tänapäeva definitsioon kasutab taandatud Plancki konstanti, mis on Plancki konstant jagatud 2π-ga, ning juba see üksi teeb pikkuse umbes kaks viiendikku Plancki saadud väärtusest. Ülejäänu seletavad konstantide täpsemad mõõtmised.

Väikseim pikkus

Plancki pikkuse juures oleksid olulised nii üldrelatiivsusteooria (gravitatsiooniteooria) kui ka kvantmehaanika. Paljud lähenemised kvantgravitatsiooni teooriale viitavad sellele, et looduses on väikseim tähenduslik pikkus, Plancki pikkuse lähedal. See on teooria, mitte mõõtmine, ning füüsikud vaidlevad siiani, millise kuju selline piir võiks võtta või kas see üldse olemas on.

Vastav ajaühik on Plancki aeg, umbes 5,4 × 10⁻⁴⁴ sekundit. See on aeg, mis kulub valgusel ühe Plancki pikkuse läbimiseks.