How big is Kvantvaht?

Kvantvaht on ruumi ja aja oletatav ehitus kõige väiksematel skaaladel, kus need ei oleks sujuvad, vaid keerleksid ja kõiguksid. Seda pole kunagi otse vaadeldud, mistõttu pole ülal näidatud 9,3 × 10⁻³⁶ meetrit mõõtmistulemus. See arv on 9,3 jagatud arvuga, mis on 1 ja selle järel 36 nulli. Füüsikud eeldavad, et vaht, kui see üldse on olemas, ilmneks umbes Plancki pikkuse juures. Plancki pikkus on 1,6 × 10⁻³⁵ meetrit, umbes 1,7 korda suurem kui näidatud arv.

Suurus

Aegruum on ruumi kolm mõõdet koos ajaga. Igal mõõdetaval skaalal näib see sujuv. Kuid osa kvantmehaanikast, teooriast, mis seletab aatomeid ja osakesi, ennustab, et palju väiksematel skaaladel see sujuvaks ei jääks. Pisikesed piirkonnad muutuksid pidevalt ning ruumil ja ajal ei oleks enam kindlaid väärtusi.

Sellisel vahul pole mõõdetavat serva, mistõttu teooriad annavad hoopis skaala: kauguse, mille juures vaht ilmneks. NASA järgi on see umbes vesinikuaatomi tuuma laius jagatud 100 miljardi miljardiga (10²⁰). See annab umbes Plancki pikkuse, skaala, mille juures gravitatsiooni kvantefektid peaksid oluliseks muutuma. Täpne skaala sõltub teooriast ning füüsikutel pole veel katsetatud teooriat, mis ühendaks gravitatsiooni kvantmehaanikaga.

Suuruste võrdlused

Vahu eeldatav skaala on umbes sama mis Plancki pikkus, järgmine suurem objekt sellel saidil.
Prooton, mille läbimõõt on umbes 1,7 femtomeetrit, on umbes 100 miljardit miljardit (10²⁰) korda laiem kui vahu eeldatav skaala. Femtomeeter on 10⁻¹⁵ meetrit.
Kui vahu skaala oleks suurendatud inimese juuksekarva laiuseks, umbes 0,1 millimeetrit, oleks prooton umbes ühe valgusaasta läbimõõduga. Valgusaasta on vahemaa, mille valgus läbib ühe aastaga.
Kvaasarid, mida Chandra vaatles allpool kirjeldatud 2015. aasta testi jaoks, asuvad umbes 12 miljardi valgusaasta kaugusel. See kaugus on umbes 7 × 10⁶⁰ korda suurem kui vahu eeldatav skaala, mistõttu võivad pisikesed mõjud teel kokku liituda.

Kust idee tuli

Kvantvahu ja selle nime mõtles välja Princetoni ülikooli füüsik John Wheeler. Kvantmehaanika oli juba ennustanud, et osakesed võivad korraks tekkida ja kaduda. Wheeler kujutles midagi enamat: aegruumi ennast, mis on klopitud moondunud kujude vahuks. Wheeler tegi tuntuks ka termini „must auk“.

Vahu otsimine

Vaht on palju liiga väike, et seda otse näha, mistõttu astronoomid otsivad selle mõju valgusele. Kui aegruum on vahune, kõiguks valguse läbitud vahemaa väga vähe. Mõnes mudelis liituvad need kõikumised miljardite valgusaastate pikkusel teekonnal, kuni kauged objektid hägustuvad ja kaovad silmist.

2015. aastal testis meeskond, mida juhtis Eric Perlman Florida Tehnoloogiainstituudist, seda kvaasaritega. Kvaasar on väga ere objekt, mille energiaallikaks on hiiglasliku musta augu poole langev aine. NASA röntgenobservatoorium Chandra, NASA gammakiirguse kosmoseteleskoop Fermi ja VERITASe teleskoobid tuvastasid kauged kvaasarid siiski selgelt. Meeskond jõudis järeldusele, et see välistas kaks vahu mudelit, sealhulgas ühe, mida nimetatakse holograafiliseks vahuks.

Küsimus pole lahendatud. 2026. aasta konverentsiartiklis väitsid Eric Steinbring ja Jack Ng, üks 2015. aasta autoritest, et holograafiline vaht sobib siiski äärmiselt eredast gammakiirguse purskest mõõdetud asukohtade hajuvusega. Nad esitavad seda ühe võimaliku viisina andmeid tõlgendada. Seda, kas vahu mõju võib pikkadel vahemaadel kuhjuda, on arutatud juba üle 20 aasta.