La piccolissima lunghezza d'onda della luce dei raggi gamma offre il potenziale per ottenere dati ad alta risoluzione su dettagli molto fini - forse persino dettagli sulla sottostruttura quantistica di un vuoto - o, in altre parole, sulla granularità dello spazio vuoto.
La fisica quantistica suggerisce che il vuoto è tutt'altro che vuoto, con particelle virtuali che saltano dentro e fuori regolarmente negli istanti di tempo di Planck. La natura delle particelle proposta della gravità richiede anche particelle gravitazionali per mediare le interazioni gravitazionali. Quindi, per supportare una teoria della gravità quantistica dovremmo aspettarci di trovare prove di un grado di granularità nella sottostruttura dello spazio-tempo.
C'è molto interesse attuale nel trovare prove delle violazioni dell'invarianza di Lorentz - dove l'invarianza di Lorentz è un principio fondamentale della teoria della relatività - e (tra le altre cose) richiede che la velocità della luce nel vuoto sia sempre costante.
La luce viene rallentata quando passa attraverso materiali che hanno un indice di rifrazione, come il vetro o l'acqua. Tuttavia, non ci aspettiamo che tali proprietà siano esibite da un vuoto - tranne, secondo la teoria quantistica, a unità di scala Planck estremamente minuscole.
Quindi, in teoria, potremmo aspettarci che una sorgente di luce che trasmetta su tutte le lunghezze d'onda - cioè su tutti i livelli di energia - abbia l'energia molto elevata, una porzione di lunghezza d'onda molto corta del suo spettro influenzata dalla sottostruttura del vuoto - mentre il resto del suo spettro non è ' Sono così colpito.
Ci sono almeno problemi filosofici nell'assegnare una composizione strutturale al vuoto dello spazio, poiché diventa quindi un quadro di riferimento di fondo - simile all'ipotetico etere luminifero di cui Einstein respinse la necessità stabilendo una relatività generale.
Tuttavia, i teorici sperano di unificare lo scisma attuale tra relatività generale su larga scala e fisica quantistica su piccola scala stabilendo una teoria basata sulla prova della gravità quantistica. È possibile che si riscontrino violazioni dell'invarianza di Lorentz su piccola scala, ma che tali violazioni diventeranno irrilevanti su larga scala - forse a causa della decoerenza quantistica.
La decoerenza quantistica potrebbe consentire all'universo su larga scala di rimanere coerente con la relatività generale, ma essere comunque spiegabile da una teoria unificante della gravità quantistica.
Il 19 dicembre 2004, l'osservatorio di raggi gamma INTEGRAL basato sullo spazio ha rilevato Gamma Ray Burst GRB 041219A, uno dei più brillanti esplosioni mai registrati. L'uscita radiativa dell'esplosione di raggi gamma ha mostrato indicazioni di polarizzazione - e possiamo essere certi che qualsiasi effetto a livello quantico sia stato enfatizzato dal fatto che l'esplosione si è verificata in una galassia diversa e che la luce da essa ha attraversato più di 300 milioni di anni luce del vuoto per raggiungerci.
Qualunque fosse il grado di polarizzazione che può essere attribuito alla sottostruttura del vuoto, sarebbe visibile solo nella parte del raggio gamma dello spettro luminoso - e si è scoperto che la differenza tra la polarizzazione delle lunghezze d'onda del raggio gamma e il resto dello spettro era ... beh, non rilevabile.
Gli autori di un recente articolo sui dati INTEGRAL sostengono che ha raggiunto una risoluzione fino alle scale di Planck, essendo 10-35 metri. In effetti, le osservazioni di INTEGRAL limitano la possibilità di qualsiasi granularità quantistica fino a un livello di 10-48 metri o più piccoli.
Elvis potrebbe non aver lasciato l'edificio, ma gli autori sostengono che questa scoperta dovrebbe avere un impatto maggiore sulle attuali opzioni teoriche per una teoria della gravità quantistica - rimandando un bel po 'di teorici al tavolo da disegno.
Ulteriori letture: Laurent et al. Vincoli alla violazione dell'invarianza di Lorentz usando le osservazioni INTEGRAL / IBIS di GRB041219A.
