El holómetro es sensible a las
ondas gravitacionales de alta frecuencia, lo que permite que se vea para
eventos tales como cuerdas cósmicas.
Foto Reidar Hahn-Fermilab
Un grupo de físicos del Laboratorio de Altas Energías del Fermilab,
decidió comprobar una de las más controvertidas ideas de la física teórica: La
noción de un área de la Teoría de Cuerdas, que dice que nuestro universo podría
ser un enorme holograma.
El autor principal del experimento, Craig Hogan, determinó en el año
2009 que con ayuda del dispositivo
óptico conocido como interferómetro se podría detectar el “ruido holográfico”,
lo que corroboraría la idea. Sin embargo, no se ha encontrado ninguna evidencia
de ese efecto.
El principio holográfico nace del estudio teórico de los agujeros
negros. Según los teóricos, un agujero negro tiene una cantidad de desorden o
entropía proporcional a su área de superficie. La entropía está relacionada con
el contenido de la información, con lo que algunos científicos sugirieron que
una conexión a la zona de información, podría extenderse a cualquier volumen
adecuadamente definido de espacio y tiempo. Esto significa que la máxima
cantidad de información contenida en una región del espacio 3D sería
proporcionar a su superficie 2D. En este caso, el universo actuaría como un
holograma en el que un patrón 2D recoge una imagen en 3D.
Cuando vemos una película por la televisión, vemos imágenes que nos
parecen íntegras, reales y de 3D (tres dimensiones), pero al acercarnos a la
pantalla podemos ver que en realidad las imágenes con un conjunto de pixeles de
2D (dos dimensiones).
Nuestro sentido común y las leyes de la física suponen que el espacio y
el tiempo son continuos, el experimento del holómetro del Departamento del Fermi National
Accelerator Laboratory de Energía de los Estados Unidos, se opone a esta
suposición.
Es la razón por lo cual el astrofísico de partículas Craig Hogan,
piensa que todo lo que vemos con nuestros ojos, incluso todo el universo,
podría ser una ilusión, o sea, imágenes compuestas de pixeles, que podría ser
codificada en pequeños paquetes de dos dimensiones. Serían tan pequeños que no se pueden ver a simple
vista: Más o menos 10 billones de billones de veces más pequeños que un átomo.
El sentido común y las leyes de la física suponen que el espacio y el
tiempo son continuos, el holómetro se opone a esta suposición.
Se sabe que la energía en el nivel atómico, por ejemplo, no es continua
y viene en pequeñas cantidades indivisibles. Así que el holómetro fue
construido para probar si el espacio y el tiempo se comportan de la misma
manera.
En un nuevo resultado del
proyecto “Buscar correlaciones
espacio-tiempo de la escala de Planck con el Holómetro del Fermilab”, que
ha sido publicada esta semana, después de un año de la toma de
datos, se ha anunciado que se descarta
la teoría de un universo pixelado, de acuerdo a un alto nivel de significación
estadística. Si el espacio-tiempo no fuera continuo, todo estaría pixelado al
igual que una imagen digital.
Cuando uno se acerca lo suficiente, se ve que una imagen digital no es
suave, está formada por pixeles individuales; por lo tanto, una imagen solo
puede almacenar tantos datos como el número de pixeles lo permita. Si el
universo fuera segmentado de manera similar, entonces no habría un límite para
la cantidad de información espacio-tiempo que pudiera contener.
Esta fue la principal teoría que permitió la construcción del
holómetro; el cual no ha detectado la cantidad de correlación holográfica del
ruido cuántico del espacio-tiempo que había predicho este modelo en particular.
Pero como subraya Hogan, es sólo una teoría, y con el holómetro, este equipo de
científicos ha demostrado que el
espacio-tiempo se puede probar a un nivel sin precedentes.
Hogan comenta: “Esto es sólo el
comienzo de la historia, hemos desarrollado una nueva forma de estudiar el espacio y el tiempo que antes no
teníamos; no estábamos ni siquiera seguros que podríamos alcanzar la
sensibilidad que hemos logrado”.
En el holómetro no hay mucho que ver; es un pequeño arsenal de rayos
láser y espejos, en un tráiler de una sala de control, pero las miradas bajan
hacia la tecnología del dispositivo el cual desmiente que es un instrumento
sensible sin precedentes, capaces de medir los movimientos que duran solamente
unos millonésimos de segundos en
distancias que son una mil millonésimas de una millonésimas parte de un metro,
o sea, mil veces más pequeño que un solo protón. El holómetro utiliza un par de
interferómetros láser colocados uno cerca del otro; cada uno envía un haz de 1
-kilovatio de luz a través a través de un divisor de haz hacia abajo mediante dos brazos
perpendiculares, a 40 metros cada uno. La luz es reflejada a continuación en el
divisor de haz, donde los dos haces se recombinan.
Si no se ha producido ningún movimiento, a continuación, el haz
recombinado será el mismo que el haz original; pero si se observan fluctuaciones en el brillo, los
investigadores analizarán estas
fluctuaciones para ver si el divisor se mueve de una manera determinada y lo está
llevando adelante en un jitter del mismo espacio.
Jitter es la
primera consecuencia de un retraso de la señal; es la especial representación
espectral de las variaciones temporales que conocemos como ruido de fase.
Según el Director del proyecto del experimento Holómetro del Fermilab
Aaron Chou, la colaboración permitió observar el trabajo realizado a fin de
diseñar otros instrumentos similares, como el utilizado en el Experimento del
Interferómetro Láser Gravitacional Wave-Observatorio. Chou dice que una vez que
el equipo del holómetro cuente con esta tecnología, podría ser utilizada para
estudiar las fluctuaciones cuánticas que buscan. Es invaluable la labor de
otras colaboraciones que utilizan interferómetros láser, incluyendo LIGO. “Nadie ha aplicado alguna vez esta tecnología
de esta manera”, dice Chou, “Un
pequeño equipo, en su mayoría estudiantes, construyó un instrumento tan
sensible como LIGO para buscar algo completamente diferente”.
LIGO es un experimento de detección de ondas
gravitacionales; su
sigla viene de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory
y su misión es confirmar la existencia de ondas predichas por la teoría de la relatividad general de Einstein y medir sus propiedades.
El desafío para los investigadores utilizando el holómetro es eliminar
todas las otras fuentes de movimiento hasta quedarse con una fluctuación que no
se puede explicar; según un científico del Fermilab, Chris Stoughton, del
experimento holómetro, el proceso de toma de datos fue ajustar constantemente
la máquina para eliminar el máximo de ruido. Él dice “Se podría hacer funcionar la máquina por un tiempo, tomar los datos y
luego tratar de deshacerse de toda la fluctuación antes de ejecutarlo de nuevo; el origen del
fenómeno que estamos buscando es un billón de veces más pequeño que un protón,
y el holómetro es extremadamente sensible, por lo que recoge una gran cantidad
de fuentes externas, como el viento y el tráfico”.
Si el holómetro lograra ver el
ruido holográfico que los investigadores no pueden eliminar, se podría
detectar el ruido que es intrínseco al espacio-tiempo, lo que puede significar
que la información en nuestro universo es una realidad y podría ser codificada
en paquetes pequeños en dos dimensiones. Hogan dice: “El hecho de que el holómetro descarte su teoría a un alto nivel de
significación, demuestra que se puede sondear el tiempo y espacio a escalas
previamente inimaginables”.
Todo esto demuestra también de que si existe esta fluctuación cuántica,
se debe a que es mucho menor y el
holómetro no la puede detectar o se mueve en direcciones que el instrumento actual no las puede
observar porque su configuración no lo permite.
Entonces, ¿Qué sigue? Hogan dice que el equipo del holómetro continuará
tomando y analizando los datos, a fin de publicar estudios más generales y más sensibles al
ruido holográfico. La colaboración ya dio
a conocer un resultado relacionado con el estudio de las ondas gravitacionales.
Y Hogan está adelantando un nuevo modelo de estructura holográfica, la
cual requerirá instrumentos similares de
igual sensibilidad, pero con diferentes configuraciones muchos más sensibles a
la rotación del espacio; él dice que el holómetro servirá como una plantilla
para un nuevo campo de la ciencia experimental; comenta que: “Es la nueva tecnología y el holómetro es
sólo el primer ejemplo de una nueva forma de estudiar las correlaciones exóticas,
es sólo el primer vistazo a través de un
microscopio recién inventado”.
El experimento holómetro es apoyado por fondos de la Oficina de Ciencia
del DOE. La colaboración holómetro incluye científicos del Fermilab, de la
Universidad de Chicago, el Instituto de Tecnología de Massachusetts y la
Universidad de Michigan.
Fuente: Symmetry 03.dic.2015 / Wikipedia / Código oculto /
Traducción libre de SOCA
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