ניסוי שקיבל זה עתה מימון ממועצת המחקר האירופית עשוי להפוך להוכחה הישירה הראשונה לכך שלמרחב עצמו יש מבנה - ושהמבנה הזה הוא קוונטי
במשך למעלה ממאה שנה הפיזיקה מתקיימת עם סתירה שקטה בבסיסה. תורת היחסות הכללית של איינשטיין מתארת את היקום בקנה מידה קוסמי בדיוק מדהים - תנועת כוכבי לכת, עיקום האור, אדוות במרחב-זמן מהתנגשות חורים שחורים. מכניקת הקוונטים עושה את אותו הדבר בקנה מידה זעיר - התנהגות חלקיקים, מבנה אטומים, טבע האור. שתי התיאוריות עובדות. אף אחת מהן אינה טועה. ובכל זאת, הן אינן תואמות באופן יסודי. איחודן נחשב לאחת הבעיות הגדולות ביותר שטרם נפתרו במדע. ייתכן שזה עומד להשתנות.
לפני שבועיים הכריזה אוניברסיטת קארדיף כי פרופסור הארטמוט גרוטה מהמכון לחקר כבידה קיבל מענק גדול ממועצת המחקר האירופית לביצוע ניסוי פורץ דרך במטרה אחת בלבד: למצוא את העדות הניסויית הישירה הראשונה לכבידה קוונטית. הרעיון בבסיס הפרויקט אלגנטי לא פחות משהוא רדיקלי. המרחב-זמן - מארג היקום - עשוי שלא להיות חלק ורציף כפי שאיינשטיין דמיין אותו. הוא עשוי להיות גרגרי, פיקסלי. בנוי מיחידות קוונטיות בדידות בקנה מידה כה קטן שמעולם לא נמדד ישירות: אורך פלאנק - מרחק הקטן בערך בעשרים סדרי גודל מפרוטון. אלו אינם פיקסלים שניתן לראות. אך בתנאים הנכונים, התיאוריה חוזה שהם יוצרים מעין טשטוש קוונטי - רעידה מורגשת בקושי במיקומים של האובייקטים הסובבים אותנו.
צוותו של פרופסור גרוטה מתכנן לזהות בדיוק את הרעידה הזו. באמצעות אינטרפרומטר לייזר שולחני - מכשיר מדויק כל כך שהוא מסוגל למדוד שינויים באורך הקטנים ממיליארדית של אטום - הם ישלבו שתי טכנולוגיות קוונטיות מתקדמות שמעולם לא נעשה בהן שימוש יחד: אור דחוס, המפחית רעש קוונטי במדידות לייזר אל מעבר למגבלות הקלאסיות, וגילוי פוטון בודד, המבטיח דיוק חסר תקדים ברמת רעש אפסית כמעט. הניסוי, ששמו Single Photon Detection Interferometry for Quantum Gravity, נשען ישירות על טכנולוגיות שפותחו עבור LIGO ו-Virgo - גלאי גלי כבידה שכבר הוכיחו את יכולתם לקלוט את האדוות הקלות ביותר במרחב-זמן מהתנגשות חורים שחורים במרחק מיליארדי שנות אור מאיתנו.
"אימות חתימות קוונטיות של המרחב-זמן יהיה הישג תקופתי. זה ישנה את תפיסת המציאות שלנו ברמה הבסיסית ביותר ויפתח כיוונים חדשים לחלוטין למחקר מדעי. יותר ממאה שנה לאחר שאיינשטיין שינה את הבנתנו על המרחב והזמן, הפרויקט הזה עשוי לקרב אותנו צעד אחד נוסף להשלמת התמונה שהוא התחיל. אני חושב שהוא היה מתלהב מכך," אומר פרופסור הארטמוט גרוטה מאוניברסיטת קארדיף.
אם הניסוי יצליח, ההשלכות יחרגו הרבה מעבר לתגלית אחת. מרחב-זמן קוונטי יאשר שהיקום אינו מורכב משדות חלקים וגיאומטריה רציפה - אלא ממשהו שמזכיר מידע: בדיד, בר-מנייה, קוונטי מיסודו. זה יאשר מושגים תיאורטיים שהתגבשו בשקט במשך עשורים - מהעיקרון ההולוגרפי ועד הרעיון שגיאומטריית המרחב-זמן נובעת משזירה קוונטית. המשמעות תהיה שמה שאנו מכנים מציאות פיזיקלית - מרחב, זמן, חומר - אינו הבסיס של היקום. זהו האופן שבו המידע הקוונטי של היקום נראה מנקודת המבט שלנו. כבונוס, אותו ניסוי עשוי לגלות עקבות של חומר אפל וגלי כבידה ראשוניים, הדים של הרגעים המוקדמים ביותר של קיום היקום. המדע, כפי שמנסח זאת פרופסור גרוטה, לא תמיד מכריז על עצמו בקול רם. לעיתים הוא מגיע כרעידה מורגשת בקושי של קרן לייזר על שולחן מעבדה.
