La espuma cuántica (también llamada espuma del espacio-tiempo ) es un concepto de mecánica cuántica desarrollado por John Wheeler en 1955. La espuma se concibe como la base del tejido del universo . [una]
De acuerdo con el principio de incertidumbre de la mecánica cuántica y la relatividad general , el espacio-tiempo a pequeña escala no será fluido. Según la teoría de la gravedad, el espacio-tiempo constará de muchas pequeñas regiones en las que cambia de forma espumosa. [2]
En la mecánica cuántica, y en la teoría cuántica de campos en particular , el principio de incertidumbre de Heisenberg permite que surjan partículas y antipartículas durante un corto tiempo , que luego se aniquilan sin violar las leyes físicas de conservación . Cuanto menor sea la escala de la región del espacio-tiempo en estudio, mayor será la energía de dichas partículas, llamadas partículas virtuales . Combinando esta observación con la teoría general de la relatividad de Einstein , se concluye que, a pequeña escala, la energía de las fluctuaciones será suficiente para causar desviaciones significativas del espacio-tiempo suave y darle al espacio-tiempo un carácter "espumoso". En consecuencia, el tejido del espacio-tiempo es una masa hirviente de agujeros de gusano y diminutos agujeros negros virtuales . [3]
Sin embargo, por regla general, la teoría cuántica de campos no se ocupa de las partículas virtuales de la energía necesaria para cambiar significativamente la curvatura del espacio-tiempo , por lo que la espuma cuántica sigue siendo una extensión especulativa de estos conceptos, que son las secuelas de tales partículas de alta energía. partículas virtuales a distancias y tiempos muy cortos.
Debido a la falta de una teoría completa de la gravedad cuántica , es imposible estar seguro de cómo se verá el espacio-tiempo a pequeña escala. La comprensión de la espuma cuántica será inevitablemente ambigua mientras haya propuestas en competencia [4] sobre la teoría cuántica de la gravedad .
Los telescopios MAGIC encontraron que los fotones de rayos gamma que provenían del BLAZAR de Markarian 501 llegaron en diferentes momentos. Los investigadores clasificaron los rayos gamma de alta y baja energía provenientes del objeto con cada destello. El equipo de MAGIC demostró que los fotones de alta y baja energía parecían emitirse al mismo tiempo. Pero los fotones de alta energía llegaron con cuatro minutos de retraso, habiendo viajado por el espacio unos 500 millones de años. Se supone que los fotones de alta energía viajaron más lentamente, lo que contradice la constancia de la velocidad de la luz en la teoría de la relatividad de Einstein . Esto puede explicarse por la falta de homogeneidad de la espuma cuántica [5] . Sin embargo, experimentos posteriores no pudieron confirmar el supuesto cambio en la velocidad de la luz debido a la granularidad del espacio. [6] [7]
Otros experimentos relacionados con la polarización de la luz procedente de estallidos de rayos gamma distantes también han arrojado resultados contradictorios [8] . Los experimentos en tierra están en curso [9] y continuarán [10] .