Carl Hogan, fisico Fermilab, basato sul rivelatore di onde gravitazionali GEO 600, propone che il nostro universo 3D possa essere un ologramma

Nel 2008, l'astrofisico delle particelle Carl Hogan, che lavora al Fermilab, ha suscitato sensazioni con una proposta sorprendente: l'universo 3D in cui pensiamo di vivere non è altro che un ologramma. Ora sta costruendo l'orologio più preciso di tutti i tempi per misurare, direttamente, se la nostra realtà è un'illusione.

L'idea che lo spaziotempo potrebbe non essere del tutto liscio - come un'immagine digitale che mostra un pixel crescente mentre lo aumenta - è stata precedentemente proposta da Stephen Hawking e altri. Una possibile prova di questo modello è apparsa l'anno scorso in un inspiegabile "rumore" che affligge l'esperimento GEO600 in Germania, che cerca onde gravitazionali da buchi neri. Per Hogan, questo rumore indica che l'esperimento ha raggiunto il limite inferiore della risoluzione dei pixel spazio-temporali.

La fisica dei buchi neri, in cui spazio e tempo sono compressi, fornisce una base per la matematica che dimostra che la terza dimensione potrebbe non esistere. In questo disegno bidimensionale dell'universo, ciò che percepiamo come terza dimensione sarebbe, in realtà, una proiezione del tempo intrecciata con la profondità. Se vero, l'illusione può essere mantenuta solo fino a quando la nostra attrezzatura non diventa abbastanza sensibile da trovare i suoi limiti.

"Non puoi percepire perché nulla viaggia mai più veloce della luce", afferma Hogan. "Questa visione olografica è come apparirebbe l'universo se si fosse su un fotone."

Non tutti sono d'accordo con questa idea. Le sue basi sono costituite dalla matematica anziché da dati puri, come al solito nella fisica teorica. E sebbene un universo olografico possa rispondere a molte domande sulla fisica dei buchi neri e di altri paradossi, è in conflitto con la geometria classica, che richiede un universo con percorsi continui e fluidi nello spazio-tempo.

"Ecco perché vogliamo costruire una macchina che dia la misura più sensibile mai fatta dello spazio-tempo stesso", afferma Hogan. "Questo è l'olometro." Nel 2008, l'astrofisico delle particelle Carl Hogan, che lavora al Fermilab, ha suscitato sensazioni con una proposta sorprendente: l'universo 3D in cui pensiamo di vivere non è altro che un ologramma. Ora sta costruendo l'orologio più preciso di tutti i tempi per misurare, direttamente, se la nostra realtà è un'illusione.

"Ecco perché vogliamo costruire una macchina che dia la misura più sensibile mai fatta dello spazio-tempo stesso", afferma Hogan. "Questo è l'olometro."

Il nome "olometro" è stato usato per la prima volta per un dispositivo di misurazione creato nel 17 ° secolo, uno "strumento per effettuare tutte le misurazioni, sia sulla Terra che nei cieli". Hogan riteneva che si adattasse perfettamente alla missione del suo "interferometro olografico", attualmente in fase di sviluppo nel più grande laboratorio laser del Fermilab.

In un classico interferometro, originariamente sviluppato alla fine del 1800, un raggio laser nel vuoto colpisce uno specchio noto come splitter di raggio, che lo divide in due. I due raggi viaggiano ad angoli diversi lungo due tubi a vuoto prima di colpire gli specchi all'estremità e rimbalzare verso il divisore.

Mentre la luce nel vuoto viaggia a velocità costante, i due raggi dovrebbero tornare allo specchio esattamente nello stesso momento, con le loro onde sincronizzate per rimodellare un singolo raggio. Qualsiasi vibrazione interferente cambierà leggermente la frequenza delle onde sulla distanza percorsa. Al ritorno al divisore, non sono più sincronizzati.

Nell'olometro, questa perdita di sincronizzazione è vista come un'agitazione o una vibrazione che rappresenta i movimenti nello spazio-tempo stesso, come il rumore bianco della radio che arriva su una larghezza di banda molto piccola.

Fermilab sta costruendo l'orologio più accurato di tutti i tempi per misurare, direttamente, se la nostra realtà è un'illusione.

L'accuratezza dell'olometro significa che non deve essere grande; 40 metri di lunghezza, solo un centesimo delle dimensioni degli interferometri attualmente utilizzati per misurare le onde gravitazionali da buchi neri e supernovae. Sebbene poiché le frequenze dello spazio-tempo che misura sono così veloci, dovrà essere più preciso in intervalli di tempo molto brevi, sette ordini di grandezza più precisi di qualsiasi orologio Atomico esistente.

`` Gli shock spazio-temporali si verificano milioni di volte al secondo, mille volte più di quanto l'orecchio possa sentire, afferma Aaron Chou, fisico sperimentale presso il Fermilab il cui laboratorio sta sviluppando prototipi dell'olometro. Alla materia non piace muoversi a quella velocità. È possibile ascoltare le frequenze gravitazionali con le cuffie.

Il trucco principale, dice Chou, è mostrare che le vibrazioni non provengono dallo strumento. Utilizzando una tecnologia simile a quella delle cuffie che annullano i rumori, i sensori esterni dello strumento rilevano le vibrazioni e scuotono lo specchio alla stessa frequenza, per annullarle. Qualsiasi agitazione più frequente, suggeriscono i ricercatori, sarà la prova della diffusione dello spazio-tempo.

Il raggio laser del rivelatore di onde gravitazionali GEO 600 può essere visto solo con un dispositivo speciale.

Con le braccia lunghe sull'olometro, stiamo aumentando l'incertezza dello spazio-tempo, dice Chou. Alla squadra di Hogan piaceva così tanto l'idea dell'olometro che decisero di costruirne due. Situati uno sopra l'altro, gli strumenti possono confermare le misurazioni reciprocamente.

Questo mese, dopo essere riusciti a costruire un prototipo da 1 metro del braccio da 40 metri, salderanno le parti del primo braccio del vuoto. Hogan spera di iniziare a registrare i dati l'anno prossimo. Le persone che cercano di modellare la realtà non hanno dati, solo un sacco di belle matematiche, dice Hogan . Spero che questo abbia dato loro qualcosa su cui lavorare.