Utilizzare fotoni per produrre mini buchi neri (analisi indiretta dello spazio-tempo)

Esperimento che utilizza fotoni  per rilevare buchi neri  secondo la scala dei quanti.

Un nuovo esperimento con un singolo fotone è stato proposto  per dimostrare se lo spazio-tempo è costituito da unità indivisibili.                                                                                                                                     Lo spazio non è liscio, il pensiero dei fisici su scala quantistica, è  che si compone da subunità indivisibili, come i punti di un disegno puntinista.                                                                                 Questo paesaggio a base di pixel è pensato per essere popolato da buchi neri, più piccoli di un millesimo di miliardesimo di un trilione del diametro di un atomo di idrogeno, di esistenza  continuamente dentro e fuori.                                                                                                                   Questo studio è disponibile attraverso arXiv.                                                                                               Questa ipotesi è stata proposta decenni fa, al fine di unificare la teoria quantistica con la teoria della gravità di Einstein, l'unica che in natura non integra quattro forze fondamentali nel modello standard della fisica delle particelle.                                                                                                   I fisici hanno cercato di utilizzare il Large Hadron Collider, rivelatori di onde gravitazionali e le osservazioni di lontane esplosioni cosmiche, al fine di stabilire se lo spazio è granuloso, ma finora i risultati si sono dimostrati  inconcludenti.                                                                                                                                            Questo nuovo esperimento proposto da Jacob Bekenstein, fisico teorico presso l'università ebraica di Gerusalemme, e  che utilizza attrezzature facilmente reperibili.                                                                                  L'esperimento è stato progettato per esaminare sulla scala di 1,6 × 10-35 metri (1.6E-35). Questa lunghezza di Planck è il limite teorico in cui il concetto macroscopico di distanza cessa di avere un significato e le fluttuazioni quantistiche cominciano a fare spazio-tempo e, assomigliano ad un mare spumeggiante.                                                                                                                                          Invece di utilizzare strumenti, Bekentstein propone di sparare un singolo fotone attraverso un blocco trasparente, e misurare indirettamente la distanza minuscola che muove il blocco per effetto del moto impartito dal fotone.                                                                                                                                                                      Lunghezza d'onda del fotone, massa e dimensione del blocco sono accuratamente scelti in modo che la quantità di moto è appena sufficiente per spostare il centro di massa del blocco di una lunghezza di Planck. Se lo spazio-tempo è granuloso su questa scala, allora è meno probabile che il fotone lo produca attraverso il blocco.                                                                                                                                             Se le fluttuazioni quantistiche di lunghezza sono importanti sulla scala di Planck, un mare di buchi neri, ognuno con raggio di un Planck-scala, si forma piuttosto rapidamente.                                                      Tutto ciò che cade all'interno di questi buchi neri non sarà in grado di fuggire fino a quando il foro dissipa. Se il centro di massa del blocco mobile cade in uno di questi fori, il movimento del blocco sarà ostacolato.                                                                                                                                    I fotoni sono molto più grandi rispetto alla lunghezza di Planck, e come tali non sono infastiditi da questi buchi neri quantistici.                                                                                                                                                                                     La conservazione della quantità di moto in questo esperimento richiede che il fotone non possa passare attraverso il blocco se non riesce a muoversi da una lunghezza di Planck.                     Quindi, se i fotoni sono visti meno del previsto dal rivelatore, ciò significherebbe che il movimento del blocco è stato ostacolato da buchi neri, e che lo spazio-tempo mostra caratteristiche quantistiche riferibili alla scala di Planck.                                                                                                                                         <Distinguere -afferma Igor Pikovski, fisico quantistico presso il Centro di Vienna per la Scienza Quantistica e la Tecnologia- tra i possibili effetti gravitazionali quantistici da altri sarà molto impegnativo. Non si sa, su che cosa esattamente la gravità su scala quantistica gioca un ruolo significativo. Vi è abbondanza di spazio per la granularità a lunghezze molto più grandi, ma non vi è nessuna teoria, continua, in grado di fornire questa risposta>.                                                                                                                                                                                              [Via Natura]