How big is Kuantum Köpüğü?

Kuantum köpüğü, uzay ile zamanın en küçük ölçeklerdeki önerilmiş bir yapısıdır; bu yapıda uzay ile zaman pürüzsüz olmak yerine çalkalanıp dalgalanır. Köpük hiçbir zaman doğrudan gözlenmedi; bu yüzden yukarıda gösterilen 9,3 × 10⁻³⁶ metre bir ölçüm değildir. Bu sayı, 9,3’ün 1’in ardından 36 sıfır gelen sayıya bölünmesine eşittir. Fizikçiler, köpük varsa, köpüğün yaklaşık Planck uzunluğunda ortaya çıkacağını bekliyor. Planck uzunluğu 1,6 × 10⁻³⁵ metredir; bu, gösterilen değerin yaklaşık 1,7 katıdır.

Boyut

Uzay-zaman, uzayın üç boyutunun zamanla birleşimidir. Ölçülebilen her ölçekte pürüzsüz görünür. Ancak atomları ve parçacıkları açıklayan kuantum mekaniğinin bazı kısımları, uzay-zamanın çok daha küçük ölçeklerde pürüzsüz kalmayacağını öngörür. Küçücük bölgeler durmadan değişecek; uzay ile zamanın artık belirli değerleri olmayacak.

Böyle bir köpüğün ölçülecek bir kenarı yoktur. Bu yüzden kuramlar kenar yerine bir ölçek verir: köpüğün kendini göstereceği uzaklık. NASA bu ölçeği, bir hidrojen atomunun çekirdeğinin genişliğinin yaklaşık olarak 100 milyar milyarda biri (10²⁰) diye veriyor. Bu, yaklaşık Planck uzunluğuna denk gelir; kütle çekiminin kuantum etkilerinin önem kazanması beklenen ölçek budur. Kesin ölçek kurama göre değişir; fizikçilerin henüz kütle çekimini kuantum mekaniğiyle birleştiren, sınanmış bir kuramı yok.

Boyut karşılaştırmaları

Köpüğün beklenen ölçeği, bu sitedeki bir sonraki daha büyük nesne olan Planck uzunluğu ile yaklaşık aynıdır.
Yaklaşık 1,7 femtometre çapındaki bir proton, köpüğün beklenen ölçeğinin yaklaşık 100 milyar milyar (10²⁰) katı genişliğindedir. Bir femtometre 10⁻¹⁵ metredir.
Köpüğün ölçeği bir insan saçının kalınlığına (yaklaşık 0,1 milimetre) büyütülse, bir proton yaklaşık bir ışık yılı genişliğinde olurdu. Bir ışık yılı, ışığın bir yılda kat ettiği uzaklıktır.
Chandra’nın aşağıda anlatılan 2015 sınaması için gözlediği kuasarlar, yaklaşık 12 milyar ışık yılı uzaklıkta. Bu uzaklık, köpüğün beklenen ölçeğinin yaklaşık 7 × 10⁶⁰ katıdır; bu yüzden küçücük etkiler yol boyunca birikebilir.

Fikir nereden geldi

Kuantum köpüğünü ve bu adı ortaya atan kişi, Princeton Üniversitesi’nden fizikçi John Wheeler’dır. Kuantum mekaniği, parçacıkların kısa süreliğine ortaya çıkıp yok olabileceğini zaten öngörüyordu. Wheeler bundan fazlasını düşündü: uzay-zamanın kendisi, çarpık şekillerden oluşan bir köpüğe çırpılıyordu. Wheeler “kara delik” terimini de yaygın hâle getirdi.

Köpüğü sınamak

Köpük doğrudan görülemeyecek kadar küçük; bu yüzden gökbilimciler köpüğün ışık üzerindeki etkilerini arıyor. Uzay-zaman köpüklüyse, ışığın kat ettiği uzaklık çok küçük miktarlarda titrer. Bazı modellerde bu titremeler milyarlarca ışık yılı boyunca birikir; sonunda uzak nesneler bulanıklaşıp görünmez olur.

2015’te Florida Teknoloji Enstitüsü’nden Eric Perlman’ın yönettiği bir ekip bunu kuasarlarla sınadı. Kuasar, dev bir kara deliğe doğru düşen maddenin güç verdiği çok parlak bir nesnedir. NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi, NASA’nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu ve VERITAS teleskopları uzak kuasarları yine de net biçimde saptadı. Ekip, bunun köpüğün iki modelini, biri holografik köpük denen model olmak üzere, çürüttüğü sonucuna vardı.

Soru çözülmüş değil. 2026’daki bir konferans bildirisinde Eric Steinbring ile 2015 yazarlarından Jack Ng, holografik köpüğün son derece parlak bir gama ışını patlamasının ölçülen konumlarındaki dağılıma aslında uyduğunu savundu. Bunu verileri yorumlamanın bir yolu olarak sunuyorlar. Köpüğün etkilerinin uzun mesafelerde birikip birikemeyeceği 20 yıldan uzun süredir tartışılıyor.