Avrupa Araştırma Konseyi tarafından yeni finanse edilen bir deney, uzayın kendisinin bir yapıya sahip olduğuna - ve bu yapının kuantum olduğuna dair ilk doğrudan kanıt olabilir
Yüzyılı aşkın bir süredir fizik, temelinde sessiz bir çelişkiyle varlığını sürdürüyor. Einstein'ın genel görelilik teorisi, gezegenlerin hareketi, ışığın bükülmesi, çarpışan kara deliklerden uzay-zamanda oluşan dalgalanmalar gibi kozmik ölçeklerde evreni inanılmaz bir doğrulukla tanımlıyor. Kuantum mekaniği ise en küçük ölçeklerde, parçacıkların davranışı, atomların yapısı, ışığın doğası gibi konularda aynı şeyi yapıyor. Her iki teori de işe yarıyor. Hiçbiri hata yapmıyor. Ancak temelden uyumsuzlar. Onları birleştirmek, bilimdeki en büyük çözülmemiş problemlerden biri olarak kabul ediliyor. Bu durum değişmek üzere olabilir.
Birkaç hafta önce Cardiff Üniversitesi, yerçekimi araştırmaları enstitüsünden Profesör Hartmut Grote'nin, tek bir amacı olan çığır açıcı bir deney için Avrupa Araştırma Konseyi'nden büyük bir hibe aldığını duyurdu: kuantum kütleçekiminin ilk deneysel kanıtını bulmak. Projenin ardındaki fikir, radikal olduğu kadar zarif. Evrenin dokusu olan uzay-zaman, Einstein'ın tasavvur ettiği gibi pürüzsüz ve sürekli olmayabilir. Tıpkı tahıl taneleri gibi, pikselli olabilir. O kadar küçük bir ölçekte, asla doğrudan ölçülemeyen kesikli kuantum birimlerinden yapılmış olabilir: Planck uzunluğu - bir protondan yaklaşık yirmi büyüklük mertebesi daha küçük bir mesafe. Bunlar görülebilen pikseller değil. Ancak doğru koşullar altında teori, bunların bir tür kuantum bulanıklığı yarattığını öngörüyor - etrafımızdaki nesnelerin konumlarında neredeyse algılanamayan bir titreme.
Profesör Grote'nin ekibi tam olarak bu titremeyi tespit etmeyi planlıyor. Bir atomun milyarda birinden daha küçük uzunluk değişikliklerini ölçebilecek kadar hassas bir masaüstü lazer interferometresi kullanarak, daha önce hiç birlikte kullanılmamış iki gelişmiş kuantum teknolojisini birleştirecekler: lazer ölçümlerindeki kuantum gürültüsünü klasik sınırların ötesine taşıyan sıkıştırılmış ışık ve neredeyse sıfır gürültü seviyesinde benzeri görülmemiş bir hassasiyet sağlayan tek foton algılama. Single Photon Detection Interferometry for Quantum Gravity (Kuantum Kütleçekimi için Tek Foton Algılama Interferometrisi) adlı deney, milyarlarca ışık yılı uzaktaki kara delik çarpışmalarından uzay-zamandaki en ufak dalgalanmayı yakalayabildiğini kanıtlamış olan yerçekimi dalgası dedektörleri LIGO ve Virgo için geliştirilen teknolojilere doğrudan dayanıyor.
Profesör Hartmut Grote, Cardiff Üniversitesi'nden yaptığı açıklamada, “Uzay-zamanın kuantum imzalarının doğrulanması çağ açıcı bir başarı olurdu. Gerçekliğe dair anlayışımızı en temel düzeyde değiştirir ve bilimsel araştırmalar için tamamen yeni yollar açardı. Einstein'ın uzay ve zaman anlayışımızı değiştirmesinden yüz yılı aşkın bir süre sonra bu proje, başlattığı resmi tamamlama yolunda bizi bir adım daha yaklaştırabilir. Sanırım bundan çok memnun olurdu.” dedi.
Deney başarılı olursa, sonuçları tek bir keşfin çok ötesine geçecektir. Kuantumlaştırılmış uzay-zaman, evrenin pürüzsüz alanlardan ve sürekli geometriden değil - bilgiye benzeyen bir şeyden oluştuğunu doğrulayacaktır: kesikli, sayılabilir, temelden kuantum. On yıllardır sessizce şekillenen teorik kavramları - holografik prensipten, uzay-zaman geometrisinin kuantum dolanıklıklarından ortaya çıktığı fikrine kadar - doğrulayacaktır. Fiziksel gerçeklik dediğimiz şeyin - uzay, zaman, madde - evrenin temeli olmadığını anlamına gelecektir. Evrenin kuantum bilgisinin bizim bakış açımızdan nasıl göründüğüdür. Ek bir bonus olarak, aynı deney, evrenin en erken anlarının yankıları olan karanlık madde ve ilkel yerçekimi dalgalarının izlerini de tespit edebilir. Profesör Grote'nin deyişle, bilim her zaman yüksek sesle duyurulmaz. Bazen bir laboratuvar masasında titreyen bir lazer ışını kadar ince bir şekilde kendini gösterir.
