Mikä on Planck -asteikko?

Fysiikassa Planck-asteikko viittaa joko erittäin suureen energia-asteikkoon (1.22 x 1019 GeV) tai hyvin pieneen kokotaulukkoon (1.616 x 10-35 metriä), jossa painovoiman kvanttivaikutuksista tulee tärkeitä hiukkasten vuorovaikutusten kuvaamisessa. Planckin kokotaulukossa kvanttiepävarmuus on niin voimakasta, että paikallisuuden ja syy -yhteyden kaltaisten käsitteiden merkitys vähenee. Nykypäivän fyysikot ovat erittäin kiinnostuneita oppimaan lisää Planckin asteikosta, koska kvanttiteoria painovoimasta puuttuu tällä hetkellä. Jos fyysikko kykenisi keksimään kvanttiteorian, joka sopii kokeeseen, se käytännössä takaa heille Nobel -palkinnon.

Valon fysiikan perustiedot ovat, että mitä enemmän energiaa fotonilla (valopartikkeleilla) on, sitä pienempi aallonpituus sillä on. Esimerkiksi näkyvän valon aallonpituus on noin muutama sata nanometriä, kun taas paljon energisemmillä gammasäteillä on noin atomin kokoinen aallonpituus. Planckin energia ja Planckin pituus liittyvät toisiinsa siinä, että fotonilla olisi oltava Planck-asteikon energia-arvo, jotta sen aallonpituus olisi yhtä pieni kuin Planckin pituus.

Jotta asiat olisivat vielä monimutkaisempia, vaikka voisimme luoda näin energisen fotonin, emme voineet käyttää sitä mittaamaan tarkasti jotain Planckin asteikolla – se olisi niin energistä, että fotoni romahtaisi mustaan ​​aukkoon ennen kuin se palautti mitään tietoja . Siten monet fyysikot uskovat, että Planck -asteikko edustaa jonkinlaista perusrajaa sille, kuinka pieniä etäisyyksiä voimme mitata. Planckin pituus voi olla pienin fyysisesti merkityksellinen kokotaulukko, jolloin universumia voidaan ajatella “pikselien” kuvakudoksena – jokainen Planckin pituus halkaisijaltaan.

Planckin energia -asteikko on lähes käsittämättömän suuri, kun taas Planckin kokotaulukko on lähes käsittämättömän pieni. Planckin energia on noin kvintiljoonaa kertaa suurempi kuin energia, joka saavutetaan parhaimmilla hiukkaskiihdyttimillämme, joita käytetään eksoottisten subatomisten hiukkasten luomiseen ja havaitsemiseen. Hiukkaskiihdyttimellä, joka on riittävän tehokas tutkimaan Planckin asteikon suoraan, olisi oltava ympärysmitta, joka on kooltaan Marsin kiertoradan kaltainen ja rakennettu suunnilleen yhtä paljon materiaalia kuin kuu.

Koska tällaista hiukkaskiihdytintä ei todennäköisesti rakenneta lähitulevaisuudessa, fyysikot etsivät muita menetelmiä Planck -asteikon mittaamiseksi. Yksi etsii jättimäisiä ”kosmisia merkkijonoja”, jotka saattoivat syntyä, kun maailmankaikkeus kokonaisuudessaan oli niin kuuma ja pieni, että sillä oli Planck-tason energioita. Tämä olisi tapahtunut ensimmäisen triljoonan sekunnin aikana alkuräjähdyksen jälkeen.