رغوة الكم

الرغوة الكمومية (المعروفة أيضًا باسم رغوة الزمكان أو فقاعة الزمكان ) هي تذبذب كمومي نظري للزمكان على نطاقات متناهية الصغر، ناتج عن ميكانيكا الكم . تتنبأ هذه النظرية بأنه على هذا النطاق المتناهي الصغر، تُخلق جسيمات المادة والمادة المضادة وتُفنى باستمرار. تُسمى هذه الأجسام دون الذرية الصغيرة بالجسيمات الافتراضية . ^{[ 1 ]} وقد وضع جون ويلر هذه الفكرة عام 1955. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

في ظل نظرية غير مكتملة للجاذبية الكمومية ، يستحيل الجزم بشكل الزمكان على نطاقات صغيرة. ومع ذلك، لا يوجد سبب قاطع يفرض أن يكون الزمكان سلسًا بشكل أساسي. من الممكن، بدلًا من ذلك، أن يتكون الزمكان، في نظرية كمومية للجاذبية، من مناطق صغيرة عديدة دائمة التغير، حيث لا يكون المكان والزمان محددين، بل يتذبذبان بطريقة تشبه الرغوة. ^{[ 4 ]}

اقترح جون ويلر أن مبدأ عدم اليقين قد يعني أنه على مسافات صغيرة بما فيه الكفاية وفترات زمنية قصيرة بما فيه الكفاية، فإن "هندسة الزمكان نفسها تتقلب". ^{[ 5 ]} قد تكون هذه التقلبات كبيرة بما يكفي لإحداث انحرافات كبيرة عن الزمكان السلس الذي يُرى على نطاقات ماكروسكوبية، مما يمنح الزمكان طابعًا "رغويًا".

يُعدّ البرهان التجريبي على تأثير كازيمير ، الذي يُحتمل أن يكون سببه الجسيمات الافتراضية ، دليلاً قوياً على وجود هذه الجسيمات. كما تدعم تجربة g-2 ، التي تتنبأ بقوة المغناطيسات المتكونة من الميونات والإلكترونات ، وجود الجسيمات الافتراضية. ^{[ 1 ]}

في عام 2005، وخلال رصد فوتونات أشعة غاما القادمة من البلازار ماركاريان 501 ، رصدت تلسكوبات MAGIC (تلسكوب تصوير أشعة غاما الجوية الرئيسي من نوع تشيرينكوف) أن بعض الفوتونات ذات مستويات طاقة مختلفة وصلت في أوقات متباينة، مما يشير إلى أن بعض الفوتونات تحركت ببطء أكبر، وبالتالي خالفت مبدأ النسبية الخاصة القائل بأن سرعة الضوء ثابتة، وهو تناقض يمكن تفسيره بعدم انتظام الرغوة الكمومية. ^{[ 6 ]} إلا أن التجارب اللاحقة لم تتمكن من تأكيد التغير المفترض في سرعة الضوء نتيجة لحبيبات الفضاء. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

أسفرت تجارب أخرى شملت استقطاب الضوء المنبعث من انفجارات أشعة غاما البعيدة عن نتائج متضاربة. ^{[ 9 ]} وهناك المزيد من التجارب الأرضية الجارية ^{[ 10 ]} أو المقترحة. ^{[ 11 ]}

من المتوقع أن تحدث التقلبات المميزة لرغوة الزمكان على نطاق طول من رتبة طول بلانك (≈  10 ⁻³⁵  م)، ^{[ 12 ]} ولكن بعض نماذج الجاذبية الكمومية تتوقع تقلبات أكبر بكثير.

من المفترض أن تتباطأ الفوتونات بفعل الرغوة الكمومية، بمعدل يعتمد على طول موجة الفوتونات. وهذا من شأنه أن ينتهك ثبات لورنتز . إلا أن رصد الإشعاع المنبعث من الكوازارات القريبة بواسطة فلويد ستيكر من مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا لم يجد دليلاً على انتهاك ثبات لورنتز. ^{[ 13 ]}

يُقيّد نموذج الزمكان الرغوي دقة قياس المسافات، إذ من المفترض أن تنتشر الفوتونات عشوائيًا عبره، كما ينتشر الضوء عند مروره عبر الضباب. وهذا بدوره يُفترض أن يُؤدي إلى تدهور جودة صور الأجسام البعيدة جدًا المرصودة عبر التلسكوبات. إلا أن رصد الكوازارات بالأشعة السينية وأشعة غاما باستخدام مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لناسا ، وتلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة غاما ، بالإضافة إلى رصد أشعة غاما الأرضية من مصفوفة تلسكوبات التصوير الإشعاعي عالي الطاقة (VERITAS)، لم يُظهر أي تدهور ملحوظ عند أبعد المسافات المرصودة، مما يُشير إلى أن الزمكان سلس على الأقل حتى مسافات أصغر بألف مرة من نواة ذرة الهيدروجين، ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} ، وهو ما يُحدد حدًا لحجم التقلبات الكمومية في الزمكان.

توفر تقلبات الفراغ طاقة غير صفرية تُعرف باسم طاقة الفراغ . ^{[ 19 ]}

تُعد نظرية رغوة الدوران محاولة حديثة لجعل فكرة ويلر كمية .

• مينكل، الابن (24 نوفمبر 2003). "وقت مستعار: مقابلة مع ميتشيو كاكو" . مجلة ساينتفك أمريكان
• سواروب، أ. (2006). "الآفاق تتجه نحو الرغوة الكمومية" . مجلة نيو ساينتست ، 189، ص  18، تاريخ الوصول 10 فبراير 2012