How big is Spumă cuantică?

Spuma cuantică este o structură propusă a spațiului și a timpului la cele mai mici scări, unde acestea s-ar agita și ar fluctua, în loc să fie netede. Nu a fost observată niciodată direct, așa că valoarea de 9,3 × 10⁻³⁶ metri afișată mai sus nu este o măsurătoare. Acel număr este 9,3 împărțit la un 1 urmat de 36 de zerouri. Fizicienii se așteaptă ca spuma, dacă există, să apară la aproximativ lungimea Planck, de 1,6 × 10⁻³⁵ metri, adică de aproximativ 1,7 ori cât valoarea afișată.

Dimensiune

Spațiu-timpul reunește cele trei dimensiuni ale spațiului și timpul. La orice scară care poate fi măsurată, arată neted. Dar unele părți ale mecanicii cuantice, teoria care explică atomii și particulele, prevăd că la scări mult mai mici nu ar rămâne neted. Regiuni minuscule s-ar schimba mereu, iar spațiul și timpul nu ar mai avea valori bine definite.

O spumă ca aceasta nu are margine care să poată fi măsurată, așa că teoriile oferă în schimb o scară: distanța la care s-ar manifesta spuma. NASA o plasează la aproximativ lățimea nucleului unui atom de hidrogen împărțită la 100 de miliarde de miliarde (10²⁰). Asta înseamnă aproximativ lungimea Planck, scara la care se așteaptă ca efectele cuantice ale gravitației să conteze. Scara exactă depinde de teorie, iar fizicienii nu au încă o teorie testată care să unească gravitația cu mecanica cuantică.

Comparații de dimensiune

Scara așteptată a spumei este aproximativ aceeași cu lungimea Planck, următorul obiect mai mare din explorator.
Un proton, cu o lățime de aproximativ 1,7 femtometri, este de aproximativ 100 de miliarde de miliarde (10²⁰) de ori mai lat decât scara așteptată a spumei. Un femtometru este 10⁻¹⁵ metri.
Dacă scara spumei ar fi mărită până la grosimea unui fir de păr uman, de aproximativ 0,1 milimetri, un proton ar avea aproximativ un an-lumină în diametru. Un an-lumină este distanța pe care o parcurge lumina într-un an.
Quasarii observați de Chandra pentru testul din 2015 descris mai jos se află la aproximativ 12 miliarde de ani-lumină de Pământ. Această distanță este de aproximativ 7 × 10⁶⁰ ori scara așteptată a spumei, motiv pentru care efecte minuscule s-ar putea aduna pe parcurs.

De unde provine ideea

Fizicianul John Wheeler de la Universitatea Princeton a imaginat spuma cuantică și i-a dat numele. Mecanica cuantică prevedea deja că particulele pot apărea și dispărea pentru scurt timp. Wheeler și-a imaginat mai mult de atât: spațiu-timpul însuși agitat într-o spumă de forme deformate. Wheeler a făcut celebră și expresia „gaură neagră”.

Testarea existenței spumei

Spuma este mult prea mică pentru a fi văzută direct, așa că astronomii îi caută efectele asupra luminii. Dacă spațiu-timpul este spumos, distanța parcursă de lumină ar tremura cu cantități minuscule. În unele modele, aceste tremurări se adună pe miliarde de ani-lumină, până când obiectele îndepărtate devin atât de neclare încât nu mai pot fi văzute.

În 2015, o echipă condusă de Eric Perlman de la Institutul de Tehnologie din Florida a testat acest lucru cu ajutorul quasarilor. Un quasar este un obiect foarte strălucitor, alimentat de materia care cade spre o gaură neagră gigantică. Observatorul de raze X Chandra al NASA, Telescopul spațial de raze gamma Fermi al NASA și telescoapele VERITAS au detectat totuși clar quasari îndepărtați. Echipa a concluzionat că acest rezultat exclude două modele ale spumei, între care unul numit spumă holografică.

Chestiunea nu este încă lămurită. Într-o lucrare de conferință din 2026, Eric Steinbring și Jack Ng, unul dintre autorii studiului din 2015, au susținut că spuma holografică se potrivește totuși cu dispersia pozițiilor măsurate ale unei explozii de raze gamma extrem de strălucitoare. Ei prezintă aceasta ca pe o posibilă interpretare a datelor. Dacă efectele spumei se pot acumula pe distanțe mari este o chestiune dezbătută de peste 20 de ani.