jueves, 10 de diciembre de 2015

EL HOLÓMETRO DESCARTA SU PRIMERA TEORÍA DE CORRELACIONES DEL ESPACIO-TIEMPO

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