Τι είναι η κλίμακα Planck;

Στη φυσική, η κλίμακα Planck αναφέρεται είτε σε μια πολύ μεγάλη κλίμακα ενέργειας (1.22 x 1019 GeV) είτε σε μια κλίμακα πολύ μικρού μεγέθους (1.616 x 10-35 μέτρα), όπου τα κβαντικά αποτελέσματα της βαρύτητας γίνονται σημαντικά για την περιγραφή των αλληλεπιδράσεων σωματιδίων. Στην κλίμακα μεγέθους Planck, η κβαντική αβεβαιότητα είναι τόσο έντονη που έννοιες όπως η εντοπιότητα και η αιτιότητα γίνονται λιγότερο σημαντικές. Οι σημερινοί φυσικοί ενδιαφέρονται πολύ να μάθουν περισσότερα για την κλίμακα Planck, καθώς μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας είναι κάτι που αυτή τη στιγμή μας λείπει. Αν ένας φυσικός μπορούσε να καταλήξει σε μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας που συμφωνεί με το πείραμα, θα του εξασφάλιζε πρακτικά ένα βραβείο Νόμπελ.

Είναι θεμελιώδες γεγονός της φυσικής του φωτός ότι, όσο περισσότερη ενέργεια φέρει ένα φωτόνιο (σωματίδιο φωτός), τόσο μικρότερο μήκος κύματος έχει. Για παράδειγμα, το ορατό φως έχει μήκος κύματος περίπου μερικές εκατοντάδες νανόμετρα, ενώ οι πολύ πιο ενεργητικές ακτίνες γάμμα έχουν μήκος κύματος περίπου στο μέγεθος ενός ατομικού πυρήνα. Η ενέργεια Planck και το μήκος Planck σχετίζονται με το ότι ένα φωτόνιο θα πρέπει να έχει ενεργειακή τιμή κλίμακας Planck για να έχει μήκος κύματος τόσο μικρό όσο το μήκος Planck.

Για να κάνουμε τα πράγματα ακόμα πιο περίπλοκα, ακόμα κι αν μπορούσαμε να δημιουργήσουμε ένα φωτόνιο τόσο ενεργητικό, δεν θα μπορούσαμε να το χρησιμοποιήσουμε για να μετρήσουμε με ακρίβεια κάτι στην κλίμακα Planck – θα ήταν τόσο ενεργητικό που το φωτόνιο θα κατέρρεε σε μια μαύρη τρύπα πριν επιστρέψει οποιαδήποτε πληροφορία . Έτσι, πολλοί φυσικοί πιστεύουν ότι η κλίμακα Planck αντιπροσωπεύει κάποιο είδος θεμελιώδους ορίου για το πόσο μικρές είναι οι αποστάσεις που μπορούμε να διερευνήσουμε. Το μήκος Planck μπορεί να είναι η μικρότερη φυσική κλίμακα μεγέθους που υπάρχει, οπότε το σύμπαν μπορεί να θεωρηθεί ως μια ταπισερί από “pixels” – το καθένα έχει μήκος Planck σε διάμετρο.

Η κλίμακα ενέργειας Planck είναι σχεδόν αφάνταστα μεγάλη, ενώ η κλίμακα μεγέθους Planck είναι σχεδόν αφάνταστα μικρή. Η ενέργεια Planck είναι περίπου ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από τις ενέργειες που επιτυγχάνονται στους καλύτερους επιταχυντές σωματιδίων μας, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία και την παρατήρηση εξωτικών υποατομικών σωματιδίων. Ένας επιταχυντής σωματιδίων αρκετά ισχυρός για να ανιχνεύει άμεσα την κλίμακα Planck θα πρέπει να έχει μια περιφέρεια παρόμοια σε μέγεθος με την τροχιά του Άρη, κατασκευασμένη από περίπου τόσο υλικό όσο και η Σελήνη μας.

Δεδομένου ότι ένας τέτοιος επιταχυντής σωματιδίων δεν είναι πιθανό να κατασκευαστεί στο άμεσο μέλλον, οι φυσικοί αναζητούν άλλες μεθόδους για την ανίχνευση της κλίμακας Planck. Κάποιος ψάχνει για γιγάντιες «κοσμικές χορδές» που μπορεί να δημιουργήθηκαν όταν το σύμπαν στο σύνολό του ήταν τόσο ζεστό και μικρό που είχε ενέργειες σε επίπεδο Planck. Αυτό θα είχε συμβεί στο πρώτο τρισεκατομμύριο του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.