Kvantová pěna (také nazývaná prostoročasová pěna ) je koncept v kvantové mechanice vyvinutý Johnem Wheelerem v roce 1955. Pěna je koncipována jako základ látky vesmíru . [jeden]
V souladu s principem neurčitosti kvantové mechaniky a obecné teorie relativity nebude časoprostor v malém měřítku hladký. Podle teorie gravitace se bude časoprostor skládat z mnoha malých oblastí, ve kterých se pěnovým způsobem mění. [2]
V kvantové mechanice a zejména v kvantové teorii pole umožňuje Heisenbergův princip neurčitosti na krátkou dobu vzniknout částicím a antičásticím , které pak anihilují, aniž by došlo k porušení fyzikálních zákonů zachování . Čím menší je měřítko studované oblasti časoprostoru, tím větší je energie takových částic, nazývaných virtuální částice . Spojením tohoto pozorování s Einsteinovou obecnou teorií relativity lze dojít k závěru, že v malých měřítcích bude energie fluktuací dostatečná k tomu, aby způsobila významné odchylky od hladkého časoprostoru a dala prostoročasu „pěnový“ charakter. V souladu s tím je tkanina časoprostoru kypící masou červích děr a malých virtuálních černých děr . [3]
Kvantová teorie pole se však zpravidla nezabývá virtuálními částicemi s energií potřebnou k výrazné změně zakřivení časoprostoru , takže kvantová pěna je stále spekulativním rozšířením těchto konceptů, které jsou následkem takových vysokoenergetických virtuální částice na velmi krátké vzdálenosti a časy.
Vzhledem k nedostatku úplné teorie kvantové gravitace je nemožné si být jisti, jak bude prostoročas vypadat v malém měřítku. Pochopení kvantové pěny bude nevyhnutelně nejednoznačné, dokud budou existovat konkurenční návrhy [4] na kvantovou teorii gravitace .
Dalekohledy MAGIC zjistily, že fotony gama záření pocházející z BLAZAR Markarian 501 dorazily v různých časech. Vědci roztřídili vysoko a nízkoenergetické gama paprsky vycházející z objektu s každým zábleskem. Tým MAGIC ukázal, že se zdálo, že vysokoenergetické a nízkoenergetické fotony jsou emitovány současně. Ale vysokoenergetické fotony dorazily o čtyři minuty později, protože procestovaly vesmír asi 500 milionů let. Předpokládá se, že vysokoenergetické fotony se pohybovaly pomaleji, což je v rozporu se stálostí rychlosti světla v Einsteinově teorii relativity . To lze vysvětlit nehomogenitou kvantové pěny [5] . Pozdější experimenty však nedokázaly potvrdit předpokládanou změnu rychlosti světla kvůli zrnitosti vesmíru. [6] [7]
Jiné experimenty zahrnující polarizaci světla ze vzdálených gama záblesků také poskytly protichůdné výsledky [8] . Pozemní experimenty probíhají [9] a budou pokračovat [10] .