قد تصبح التجربة، التي حصلت للتو على تمويل من مجلس البحوث الأوروبي، أول دليل مباشر على أن الفضاء نفسه له بنية - وأن هذه البنية كمومية.
على مدى أكثر من مئة عام، ظلت الفيزياء قائمة على تناقض صامت في جوهرها. تصف نظرية النسبية العامة لأينشتاين الكون على المقاييس الكونية بدقة مذهلة - حركة الكواكب، وانحناء الضوء، وتموجات الزمكان الناتجة عن تصادم الثقوب السوداء. وتقوم ميكانيكا الكم بالأمر نفسه على أصغر المقاييس - سلوك الجسيمات، وبنية الذرات، وطبيعة الضوء. كلتا النظريتين تعملان. ولا توجد أي منهما على خطأ. ومع ذلك، فهما غير متوافقتين بشكل أساسي. ويُعتبر توحيدهما أحد أعظم المسائل التي لم تُحل في العلم. وقد يكون هذا على وشك التغير.
قبل بضعة أسابيع، أعلنت جامعة كارديف أن البروفيسور هارتмут غروت من معهد دراسات الجاذبية قد حصل على منحة كبيرة من مجلس البحوث الأوروبي لإجراء تجربة رائدة بهدف وحيد: العثور على أول دليل تجريبي مباشر على الجاذبية الكمومية. الفكرة الكامنة وراء المشروع أنيقة بقدر ما هي جذرية. فالزمكان - نسيج الكون - قد لا يكون أملس ومستمراً كما تصوره أينشتاين. بل قد يكون محبباً، ومكوناً من بكسلات. ومبنياً من وحدات كمومية منفصلة على مقياس صغير جداً لدرجة أنه لم يُقس بشكل مباشر قط: طول بلانك - مسافة أصغر من البروتون بنحو عشرين مرتبة من حيث الحجم. هذه ليست بكسلات يمكن رؤيتها. ولكن في ظل الظروف المناسبة، تتنبأ النظرية بأنها تخلق نوعاً من الضبابية الكمومية - اهتزاز طفيف بالكاد يمكن ملاحظته في مواقع الأجسام المحيطة بنا.
يخطط فريق البروفيسور غروت لرصد هذا الاهتزاز تحديداً. وباستخدام مقياس تداخل ليزري مكتبي - وهو جهاز دقيق للغاية لدرجة أنه قادر على قياس تغيرات في الطول أصغر من جزء من المليار من حجم الذرة - سيجمعون بين تقنيتين كموميتين متطورتين لم تُستخدما معاً من قبل: الضوء المضغوط، الذي يقلل الضوضاء الكمومية في قياسات الليزر إلى ما وراء الحدود الكلاسيكية، والكشف عن الفوتون الواحد، الذي يوفر دقة غير مسبوقة مع مستوى ضوضاء يقارب الصفر. تعتمد التجربة، التي تحمل اسم Single Photon Detection Interferometry for Quantum Gravity، بشكل مباشر على التقنيات التي طُورت لمرصدي LIGO وVirgo - وهما كاشفان لموجات الجاذبية أثبتا بالفعل قدرتهما على التقاط أدق التموجات في الزمكان الناتجة عن تصادم الثقوب السوداء على بعد مليارات السنين الضوئية منا.
«إن تأكيد التوقيعات الكمومية للزمكان سيكون إنجازاً تاريخياً. سيغير تصورنا للواقع على المستوى الأكثر جوهرية وسيفتح آفاقاً جديدة تماماً للبحث العلمي. بعد أكثر من مئة عام على تغيير أينشتاين لفهمنا للمكان والزمان، قد يقربنا هذا المشروع خطوة واحدة من إكمال الصورة التي بدأها. أعتقد أنه كان سيشعر بسعادة غامرة»، يقول البروفيسور هارتмут غروت من جامعة كارديف.
إذا تكللت التجربة بالنجاح، فإن التداعيات ستتجاوز بكثير مجرد اكتشاف واحد. فالزمكان المكمم سيؤكد أن الكون لا يتكون من حقول ملساء وهندسة مستمرة - بل من شيء يشبه المعلومات: منفصل، وقابل للعد، وكمومي في جوهره. سيؤكد هذا مفاهيم نظرية تشكلت بصمت على مدى عقود - من المبدأ الهولوغرافي إلى فكرة أن هندسة الزمكان تنشأ من التشابك الكمومي. وهذا يعني أن ما نسميه الواقع المادي - المكان، والزمان، والمادة - ليس هو أساس الكون. بل هو الطريقة التي تبدو بها المعلومات الكمومية للكون من وجهة نظرنا. وكإضافة، قد تكتشف التجربة نفسها آثاراً للمادة المظلمة وموجات الجاذبية البدائية، وهي أصداء لأولى لحظات وجود الكون. العلم، كما يعبر البروفيسور غروت، لا يعلن عن نفسه دائماً بصوت عالٍ. أحياناً يأتي كاهتزاز طفيف بالكاد يُحس لشعاع ليزر على طاولة المختبر.
