Ruimte en tijd zijn uitermate ’glad’ van structuur

Waarnemingen met de Amerikaanse ruimtetelescopen Chandra en Fermi en de Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array in Arizona (VERITAS) wijzen erop dat de ruimtetijd veel minder ‘schuimig’ is dan de meeste modellen voorspellen.

Op de kleinste schalen die we kunnen meten, lijken ruimte en tijd volkomen glad te zijn. Maar bepaalde aspecten van de kwantummechanica – de zeer succesvolle theorie die het gedrag van atomen en subatomaire deeltjes beschrijft – voorspellen dat de ruimtetijd is opgebouwd uit minuscule, voortdurend fluctuerende gebiedjes.

Als dat inderdaad het geval is, zou dat merkbaar moeten zijn aan het gedrag van röntgen- en gammastraling. Röntgen- en gammafotonen hebben namelijk dermate kleine golflengten dat ze interacties zouden aangaan met de kwantumbelletjes.

Op kleine afstanden is daar niets van te merken, maar op afstanden van miljarden lichtjaren mogelijk wel. Volgens de meeste modellen zouden gamma- en mogelijk ook röntgenfotonen onderweg zo sterk worden verstrooid dat verre objecten, zoals quasars, op die korte golflengten onwaarneembaar zijn.

Maar dat is niet zo: zowel de röntgensatelliet Chandra als de gammatelescopen Fermi en VERITAS hebben quasars op afstanden van miljarden lichtjaren gedetecteerd. Dat geeft aan dat de kwantumbelletjes heel erg klein moeten zijn – minstens duizend keer zo klein als een proton (het deeltje dat de kern van het waterstofatoom vormt).

Volgens de wetenschappers die de waarnemingen hebben geanalyseerd, betekent dit dat we twee modellen voor de structuur van de ruimtetijd kunnen schrappen. In feite blijft alleen het model over dat stelt dat de fluctuaties in de ruimte-tijd zodanig op elkaar zijn afgestemd, dat er zelfs over grote afstanden geen verstrooiing van kortgolvige straling optreedt.