คำตอบสำหรับคำถามที่ยั่งยืนของสิ่งที่เล็กที่สุดในจักรวาลได้พัฒนาไปพร้อมกับมนุษยชาติ ผู้คนเคยคิดว่าธัญพืชทรายเป็นสิ่งที่สร้างขึ้นจากสิ่งที่เราเห็นรอบตัวเรา จากนั้นอะตอมก็ถูกค้นพบและมันก็คิดว่าแยกไม่ออกจนกระทั่งมันถูกแยกออกเพื่อเปิดเผยโปรตอนนิวตรอนและอิเล็กตรอนภายใน สิ่งเหล่านี้ก็ดูเหมือนจะเป็นอนุภาคพื้นฐานก่อนที่นักวิทยาศาสตร์จะค้นพบว่าโปรตอนและนิวตรอนทำจากควาร์กสามครั้ง
“ คราวนี้เราไม่สามารถเห็นหลักฐานใด ๆ เลยว่ามีอะไรอยู่ในควาร์ก” แอนดี้ปาร์คเกอร์นักฟิสิกส์กล่าว "เรามาถึงชั้นพื้นฐานที่สุดของสสารหรือไม่"
และแม้ว่าควาร์กและอิเล็กตรอนจะแบ่งแยกไม่ได้ Parker กล่าวว่านักวิทยาศาสตร์ไม่ทราบว่าพวกเขาเป็นบิตที่เล็กที่สุดของสสารที่มีอยู่หรือถ้าจักรวาลมีวัตถุที่มีนาทีมากยิ่งขึ้น -กราฟิก: อนุภาคที่น้อยที่สุดของธรรมชาติ-
ปาร์กเกอร์ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์พลังงานสูงที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ของอังกฤษเมื่อเร็ว ๆ นี้เป็นเจ้าภาพทางโทรทัศน์พิเศษใน BBC Two Channel ของสหราชอาณาจักรชื่อว่า "Horizon: จักรวาลเล็กแค่ไหน?-
สตริงหรือคะแนน?
ในการทดลองอนุภาคเล็ก ๆ น้อย ๆ เช่นควาร์กและอิเล็กตรอนดูเหมือนจะทำหน้าที่เหมือนจุดเดียวของสสารที่ไม่มีการกระจายเชิงพื้นที่ แต่วัตถุที่มีลักษณะคล้ายจุดทำให้กฎของฟิสิกส์มีความซับซ้อน เนื่องจากคุณสามารถเข้าใกล้จุดได้อย่างไม่สิ้นสุดกองกำลังที่ทำหน้าที่มันอาจมีขนาดใหญ่อย่างไม่สิ้นสุด
ความคิดที่เรียกว่าทฤษฎี Superstringสามารถแก้ปัญหานี้ได้ ทฤษฎีวางตัวว่าอนุภาคทั้งหมดแทนที่จะเป็นจุดเหมือนเป็นลูปน้อยของสตริง ไม่มีอะไรสามารถเข้าใกล้ห่วงสตริงได้อย่างไม่สิ้นสุดเพราะมันจะอยู่ใกล้กับส่วนใดส่วนหนึ่งเล็กน้อย "ช่องโหว่" นั้นดูเหมือนจะแก้ปัญหาบางอย่างของอินฟินิตี้เหล่านี้ทำให้ความคิดที่ดึงดูดนักฟิสิกส์ แต่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่มีหลักฐานการทดลองว่าทฤษฎีสตริงนั้นถูกต้อง
อีกวิธีหนึ่งในการแก้ปัญหาประเด็นคือการบอกว่าพื้นที่นั้นไม่ได้ต่อเนื่องและราบรื่น แต่จริง ๆ แล้วทำจากพิกเซลที่ไม่ต่อเนื่องหรือธัญพืชบางครั้งเรียกว่าโฟมเวลาอวกาศ- ในกรณีนี้อนุภาคสองตัวจะไม่สามารถเข้าใกล้กันได้อย่างไม่สิ้นสุดเพราะพวกเขาจะต้องคั่นด้วยขนาดต่ำสุดของพื้นที่เม็ด
ความเป็นเอกเทศ
คู่แข่งอีกคนสำหรับชื่อเรื่องที่เล็กที่สุดในจักรวาลคือความเป็นเอกเทศที่ใจกลางของหลุมดำหลุมดำเกิดขึ้นเมื่อสสารถูกควบแน่นในพื้นที่ขนาดเล็กพอที่แรงโน้มถ่วงจะเข้ายึดครองทำให้เรื่องดึงเข้าด้านในและภายใน อย่างน้อยตามกฎหมายในปัจจุบันของฟิสิกส์
แต่ผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่ไม่คิดหลุมดำมีความหนาแน่นไม่ จำกัด- พวกเขาคิดว่าอินฟินิตี้นี้เป็นผลมาจากความขัดแย้งโดยธรรมชาติระหว่างสองทฤษฎีที่ครองราชย์ - สัมพัทธภาพทั่วไปและกลศาสตร์ควอนตัม- และเมื่อสามารถกำหนดทฤษฎีของแรงโน้มถ่วงควอนตัมได้ธรรมชาติที่แท้จริงของหลุมดำจะถูกเปิดเผย
“ ฉันเดาว่า [Black Hole Singularities] นั้นเล็กกว่าควาร์กมาก แต่ฉันไม่เชื่อว่าพวกเขามีความหนาแน่นไม่สิ้นสุด” ปาร์กเกอร์บอกกับ Livescience "ส่วนใหญ่พวกเขาอาจจะเป็นล้านล้านครั้งหรือมากกว่าที่เล็กกว่าระยะทางที่เราเคยเห็นมาก่อน"
นั่นจะทำให้ความเป็นเอกเทศมีขนาดเท่าของ superstrings ถ้าพวกเขามีอยู่
ความยาวของพลังค์
Superstrings, เอกพจน์และแม้แต่ธัญพืชของจักรวาลก็อาจกลายเป็นขนาดของ "ความยาวของพลังค์" -Tiny Grandeur: ภาพถ่ายที่น่าทึ่งของ The Sule มาก-
ความยาวของพลังค์คือ 1.6 x 10^-35 เมตร (หมายเลข 16 นำหน้าด้วย Zeroes 34 และจุดทศนิยม)-ขนาดเล็กที่ไม่อาจเข้าใจได้ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องในด้านฟิสิกส์ต่าง ๆ
ความยาวของพลังค์นั้นเล็กเกินไปสำหรับเครื่องมือใด ๆ ที่จะวัด แต่นอกเหนือจากนั้นมันก็เป็นความคิดที่จะแสดงถึงขีด จำกัด ทางทฤษฎีของความยาวที่วัดได้ที่สั้นที่สุด ตามหลักการความไม่แน่นอนไม่ควรวัดสิ่งใดที่เล็กลงเพราะในช่วงนั้นจักรวาลนั้นน่าจะเป็นและไม่แน่นอน
มาตราส่วนนี้ยังคิดว่าเป็นเส้นแบ่งเขตระหว่างสัมพัทธภาพทั่วไปและกลศาสตร์ควอนตัม
“ มันสอดคล้องกับระยะทางที่สนามแรงโน้มถ่วงแข็งแกร่งมากจนสามารถเริ่มทำสิ่งต่าง ๆ เช่นทำให้หลุมดำออกจากพลังงานของสนาม” ปาร์กเกอร์กล่าว "ที่ความยาวของพลังค์เราคาดว่าแรงโน้มถ่วงควอนตัมจะเข้ามาแทนที่"
บางทีสิ่งที่เล็กที่สุดของจักรวาลทั้งหมดอาจมีขนาดเท่าความยาวของพลังค์
ติดตาม Clara Moskowitz บน Twitter@claramoskowitzหรือ LiveScience@livescience- เรายังอยู่ด้วยFacebook-Google+-
