Die sehr kleine Wellenlänge von Gammastrahlenlicht bietet das Potenzial, hochauflösende Daten über sehr feine Details - vielleicht sogar Details über die Quantenunterstruktur eines Vakuums - oder mit anderen Worten über die Granularität des leeren Raums zu erhalten.
Die Quantenphysik legt nahe, dass ein Vakuum alles andere als leer ist und virtuelle Teilchen regelmäßig innerhalb von Planck-Zeitpunkten ein- und ausgehen. Die vorgeschlagene Partikelnatur der Schwerkraft erfordert auch Gravitonenpartikel, um Gravitationswechselwirkungen zu vermitteln. Um eine Theorie der Quantengravitation zu stützen, sollten wir also erwarten, Hinweise auf einen Grad an Granularität in der Substruktur der Raumzeit zu finden.
Derzeit besteht großes Interesse daran, Hinweise auf Verstöße gegen die Lorentz-Invarianz zu finden - wobei die Lorentz-Invarianz ein grundlegendes Prinzip der Relativitätstheorie ist - und (unter anderem), dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum immer konstant sein sollte.
Licht wird verlangsamt, wenn es durch Materialien geht, die einen Brechungsindex haben - wie Glas oder Wasser. Wir erwarten jedoch nicht, dass solche Eigenschaften durch ein Vakuum gezeigt werden - außer nach der Quantentheorie bei äußerst kleinen Planck-Skaleneinheiten.
Theoretisch könnten wir also erwarten, dass eine Lichtquelle, die über alle Wellenlängen - dh alle Energieniveaus - sendet, den sehr energiereichen, sehr kurzwelligen Teil ihres Spektrums von der Vakuum-Substruktur beeinflusst - während der Rest ihres Spektrums nicht ist. t so betroffen.
Es gibt zumindest philosophische Probleme bei der Zuordnung einer strukturellen Zusammensetzung zum Vakuum des Raums, da es dann zu einem Hintergrundbezugsrahmen wird - ähnlich dem hypothetischen leuchtenden Äther, den Einstein durch die Feststellung der allgemeinen Relativitätstheorie ablehnte.
Dennoch hoffen Theoretiker, das derzeitige Schisma zwischen allgemeiner Relativitätstheorie im großen Maßstab und Quantenphysik im kleinen Maßstab durch die Etablierung einer evidenzbasierten Theorie der Quantengravitation zu vereinheitlichen. Es kann sein, dass Verstöße gegen die Lorentz-Invarianz im kleinen Maßstab vorliegen, dass solche Verstöße jedoch im großen Maßstab irrelevant werden - möglicherweise aufgrund von Quantendekohärenz.
Die Quantendekohärenz könnte es dem großräumigen Universum ermöglichen, mit der allgemeinen Relativitätstheorie in Einklang zu bleiben, aber dennoch durch eine einheitliche Quantengravitationstheorie erklärbar zu sein.
Am 19. Dezember 2004 entdeckte das weltraumgestützte INTEGRAL-Gammastrahlenobservatorium den Gammastrahlenausbruch GRB 041219A, einen der hellsten derartigen Bursts, die jemals aufgezeichnet wurden. Die Strahlungsleistung des Gammastrahlen-Bursts zeigte Hinweise auf Polarisation - und wir können sicher sein, dass alle Quantenpegeleffekte durch die Tatsache unterstrichen wurden, dass der Burst in einer anderen Galaxie auftrat und das Licht von ihm mehr als 300 Millionen Lichtjahre zurückgelegt hat von Vakuum, um uns zu erreichen.
Welches Ausmaß der Polarisation auch immer auf die Substruktur des Vakuums zurückzuführen ist, es wäre nur im Gammastrahlenteil des Lichtspektrums sichtbar - und es wurde festgestellt, dass der Unterschied zwischen der Polarisation der Gammastrahlenwellenlängen und dem Rest des Spektrums betrug … Nun, nicht nachweisbar.
Die Autoren eines kürzlich erschienenen Papiers zu den INTEGRAL-Daten behaupten, es habe eine Auflösung bis auf Planck-Skalen von 10 erreicht-35 Meter. In der Tat beschränken die Beobachtungen von INTEGRAL die Möglichkeit einer Quantengranularität auf ein Niveau von 10-48 Meter oder kleiner.
Elvis hat das Gebäude vielleicht nicht verlassen, aber die Autoren behaupten, dass dieser Befund einen großen Einfluss auf die aktuellen theoretischen Optionen für eine Quantengravitationstheorie haben sollte - und schickt einige Theoretiker zurück an das Reißbrett.
Weiterführende Literatur: Laurent et al. Einschränkungen bei der Verletzung der Lorentz-Invarianz unter Verwendung von INTEGRAL / IBIS-Beobachtungen von GRB041219A.
