Co to jest skala Plancka?

W fizyce skala Plancka odnosi się albo do bardzo dużej skali energii (1,22 x 10 ¹⁹ GeV), albo do bardzo małej skali wielkości (1,616 x 10 ^-35 metrów), w której kwantowe efekty grawitacji stają się ważne przy opisywaniu oddziaływań cząstek. W skali wielkości Plancka niepewność kwantowa jest tak intensywna, że ​​pojęcia takie jak lokalizacja i przyczynowość stają się mniej znaczące. Dzisiejsi fizycy są bardzo zainteresowani dowiedzeniem się więcej o skali Plancka, ponieważ kwantowej teorii grawitacji brakuje nam obecnie. Gdyby fizyk był w stanie wymyślić kwantową teorię grawitacji, która zgadza się z eksperymentem, praktycznie gwarantowałaby im Nagrodę Nobla.

Podstawowym faktem fizyki światła jest to, że im więcej energii niesie foton (cząstka światła), tym ma on mniejszą długość fali. Na przykład światło widzialne ma długość fali około kilkuset nanometrów, podczas gdy znacznie bardziej energetyczne promienie gamma mają długość fali zbliżoną do wielkości jądra atomowego. Energia Plancka i długość Plancka są powiązane, ponieważ foton musiałby mieć wartość energii w skali Plancka, aby mieć długość fali tak małą jak długość Plancka.

Aby uczynić sprawy jeszcze bardziej skomplikowanymi, nawet gdybyśmy mogli stworzyć foton tak energetyczny, nie moglibyśmy go użyć do precyzyjnego pomiaru czegoś w skali Plancka - byłby on tak energiczny, że foton zapadłby się w czarną dziurę, zanim zwrócił jakąkolwiek informację . Dlatego wielu fizyków uważa, że ​​skala Plancka stanowi pewnego rodzaju fundamentalną granicę tego, jak małe są odległości, które możemy sondować. Długość Plancka może być najmniejszą fizycznie znaczącą skalą rozmiarów, w takim przypadku wszechświat może być uważany za gobelin „pikseli” - każdy o średnicy Plancka.

Skala energii Plancka jest prawie niewyobrażalnie duża, podczas gdy skala wielkości Plancka jest prawie niewyobrażalnie mała. Energia Plancka jest około kwintillion razy większa niż energia osiągalna w naszych najlepszych akceleratorach cząstek, które są wykorzystywane do tworzenia i obserwacji egzotycznych cząstek subatomowych. Akcelerator cząstek wystarczająco silny, by sondować bezpośrednio skalę Plancka, musiałby mieć obwód podobny do rozmiaru orbity Marsa, zbudowany z mniej więcej tyle samo materiału co nasz Księżyc.

Ponieważ taki akcelerator cząstek nie zostanie prawdopodobnie zbudowany w dającej się przewidzieć przyszłości, fizycy szukają innych metod sondowania skali Plancka. Poszukiwane są gigantyczne „kosmiczne sznurki”, które mogły powstać, gdy wszechświat jako całość był tak gorący i mały, że miał energię na poziomie Plancka. Miałoby to miejsce w pierwszym bilionie sekundy po Wielkim Wybuchu.