El holómetro de Hogan: Probando la hipótesis de un universo holográfico

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HolómetroEn 2008, el astrofísico de partículas del Fermilab, Craig Hogan, hizo algo de ruido con una asombrosa proposición: El universo 3D en el que parece que vivimos no es más que un holograma.

Ahora está construyendo el reloj más preciso de todos los tiempos para medir directamente si nuestra realidad es una ilusión.

La idea de que el espacio-tiempo puede no ser completamente liso – como una imagen digital que se pixela cada vez más conforme la aumentas – ya había sido propuesta anteriormente por Stephen Hawking y otros. Las posibles pruebas de este modelo aparecieron el año pasado en un incomprensible “ruido” que plagaba al experimento GEO600 en Alemania, el cual busca ondas gravitatorias procedentes de agujeros negros. Para Hogan, este ruido sugería que el experimento se había topado con el límite inferior de la resolución del espacio-tiempo.

La física de los agujeros negros, en la que el espacio y el tiempo se comprimen, proporciona una base para las matemáticas que demuestran que la tercera dimensión puede que no exista. En este cómic bidimensional del universo, lo que percibimos como una tercera dimensión sería realmente una proyección del tiempo entrelazado con la profundidad. De ser cierto, la ilusión puede que sólo se mantenga hasta que el equipo se haga lo bastante sensible para hallar sus límites.

“No puedes percibirlo debido a que nada viaja más rápido que la luz”, dice Hogan. “Esta visión holográfica nos da el aspecto que tendría el universo si estuvieses sentado en un fotón”.

No todo el mundo está de acuerdo con esta idea. Sus bases están formadas por matemáticas más que por datos puros, como es habitual en la física teórica. Y aunque un universo holográfico podría responder muchas preguntas sobre la física de los agujeros negros y otras paradojas, se enfrenta con la geometría clásica, que demanda un universo liso, con caminos continuos en el espacio-tiempo.

“Por lo que queremos construir una máquina que sea la medida más sensible jamás realizada del propio espacio-tiempo”, comenta Hogan. “Eso es el holómetro”.

El nombre “holómetro” se usó por primera vez para un dispositivo de investigación creado en el siglo XVII, un “instrumento para tomar todas las medidas, tanto en la Tierra como en los cielos”. Hogan sintió que encajaba bien con la misión de su “interferómetro holográfico”, que actualmente está siendo desarrollado en el mayor laboratorio de láser del Fermilab.

En un interferómetro clásico, desarrollado por primera vez a finales del siglo XIX, un haz láser en un vacío impacta en un espejo conocido como divisor de haz, el cual lo rompe en dos. Los dos haces viajan en ángulos diferentes todo el camino a lo largo de dos tubos de vacío antes de impactar en espejos al final de los mismos y rebotar hacia el divisor.

Dado que la luz en el vacío viaja a velocidad constante, los dos haces debería llegar al espejo exactamente al mismo tiempo, con sus ondas sincronizadas para volver a formar un único haz. Cualquier vibración que interfiera cambiaría la frecuencia de las ondas a lo largo de la distancia viajada. Cuando retornan al divisor, ya no están sincronizadas.

En el holómetro, esta pérdida de sincronización tiene el aspecto de una agitación o vibración que representan movimientos en el propio espacio-tiempo, como la poca claridad de la radio que llega en un ancho de banda muy pequeño.

La precisión del holómetro indica que no tiene que ser grande; con 40 metros de longitud, sólo tiene una centésima parte del tamaño de los actuales interferómetros, los cuales se usan para medir ondas gravitatorias procedentes de agujeros negros y supernovas. Aunque debido a que las frecuencias del espacio-tiempo que mide son tan rápidas, tendrá que ser más preciso en intervalos de tiempo muy cortos, unos siete órdenes de magnitud mejor que cualquier reloj atómico actual.

“Las sacudidas del espacio-tiempo tienen lugar millones de veces por segundo, unas mil veces más de lo que tu oído puede escuchar”, dice el físico experimental del Fermilab Aaron Chou, cuyo laboratorio está desarrollando prototipos para el holómetro. “A la materia no le gusta agitarse a esa velocidad. Podrías escuchar frecuencias gravitatorias con unos auriculares”.

El truco, dice Chou, está en demostrar que las vibraciones no proceden del instrumento. Usando una tecnología similar a la de los auriculares con cancelación de ruido, los sensores externos al instrumento detectan las vibraciones y sacuden el espejo a la misma frecuencia para cancelarlas. Cualquier agitación restante a mayor frecuencia, proponen los investigadores, será prueba de un espacio-tiempo difuso.

“Con los largos brazos del holómetros, estamos aumentando la incertidumbre del espacio-tiempo”, señala Chou.

Al equipo de Hogan le gusta tanto la idea del holómetro que han decidido construir dos. Uno sobre el otro, de forma que las máquinas puedan confirmar las medidas de la otra.

Este mes, han logrado con éxito construir un prototipo de 1 metro del brazo de 40 metros, donde soldarán las partes del primero de los brazos de vacío.

Hogan espera empezar a recopilar datos el próximo año.

“La gente que trata de unir la realidad no tiene datos, sólo un montón de maravillosas matemáticas”, dice Hogan. “La esperanza es que esto les dé algo con lo que trabajar”.


Autor: Sara Reardon
Fecha Original: 20 de octubre de 2010
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