ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Živimo li u 2D hologramu?

Jedinstveni eksperiment na U.S. Department of Energy’s Fermi National Accelerator Laboratory nazvan “The Holometer” je počeo prikupljati podatke koji će odgovoriti na neka od intrigirajućih pitanja o našem Svemiru - uključujući je li ustvari živimo u hologramu. 

Vrlo slično kao što likovi s televizije ne bi znali da njihov naizgled trodimenzionalni svijet postoji jedino na dvodimenzionalnom ekranu, tako bi i mi mogli biti potpuno nesvjesni da je naš 3-D svijet tek iluzija. Informacije o svemu iz našeg Svemira bi mogle biti kodirane u malim paketićima u dvije dimenzije. 

Približite li se dovoljno blizu ekranu televizora, vidjet ćete piksele, male točke podataka koji čine glatku i cjelovitu sliku kada se udaljite. Znanstvenici smatraju da bi informacije o Svemiru mogle biti sastavljene na isti način te da je prirodna “piksel-veličina” Svemira 10 trilijuna trilijuna (10 x 1018 x1018) manja od veličine atoma, a to odstojanje fizičari nazivaju Planckovom skalom. Ona predstavlja granicu poznate nam fizike, područje na kojem su intervali i udaljenosti toliko kratki da koncepti vremena i prostora jednostavno prestaju postojati.

Posve nova i drukčija ideja Svemira od one u koju smo tisućama godina vjerovali

”Želimo saznati jesu li prostor i vrijeme kvantni sistemi poput materije”, kaže Craig Hogan, direktor Fermilab’s Center for Particle Astrophysics te pobornik i graditelj teorije holografske buke. “Ako otkrijemo nešto, to će u potpunosti promijeniti ideje o Svemiru na koje smo se oslanjali tisućama godina.” 

Kvantna teorija sugerira da je nemoguće znati i točnu lokaciju i točnu brzinu subatomskih čestica. Ako Svemir postoji u dvodimenzionalnim bitovima s ograničenom informacijom o točnoj lokaciji objekata, onda sam Svemir potpada pod teoriju neizvjesnosti. Na isti način na koji se materija nastavlja podrhtavati (kao kvantni valovi) čak i kada je rashlađena do apsolutne nule, tako bi i digitalizirani Svemir trebao imati ugrađene vibracije čak i u stanju najniže energije. 

U biti, eksperiment ispituje granice mogućnosti Svemira u čuvanju informacija. Ako postoji određeni broj bitova koji kažu gdje je nešto, na kraju postaje nemoguće pronaći specifičnije informacije o lokaciji - čak i u načelu. Instrument koji ispituje ove granice je “Fermilab’s Holometer”, odnosno holografski interferometar, najosjetljiviji uređaj ikad kreiran za mjerenje kvantnih podrhtavanja samog Svemira. Fermilab, smješten blizu Chicaga, prvi je američki nacionalni laboratorij za fiziku čestica te istraživanja akceleracije. Na projektu “The Holometer” radi tim sastavljen od 21 znanstvenika i studenta s Fermilaba, Massachusetts Institute for Technology, University of Chicago te University of Michigan. 

The Holometer treba eliminirati pozadinsku buku kako bi došao do one suštinske 

Sada, radeći punom snagom, “The Holometer” koristi par interferometara smještenih blizu jedan drugome. Svaki od njih odašilje lasersku zraku od jednog kilovata (što je jednako otprilike 200 tisuća laserskih pokazivača) u razdjelnik zraka te duž dviju okomitih 40-metarskih ruku. Svjetlo se zatim reflektira natrag prema razdjelniku zraka gdje se dvije zrake rekombiniraju stvarajući fluktuacije u sjajnosti ako postoji kretanje. Istraživači analiziraju ove fluktuacije u povratnom svjetlu kako bi otkrili je li se razdjelnik zraka pomiče na određeni način - nošen podrhtavanjem samog Svemira. 

Pojava “holografske buke” se očekuje u svim frekvencijama, ali izazov znanstvenika je da ne budu prevareni drugim izvorima vibracija. “The Holometer” testira toliko visoke frekvencije - nekoliko milijuna kruženja po sekundi - da kretanja normalne materije teško mogu stvarati ikakve probleme. Točnije, dominantna pozadinska buka je često posljedica radio valova koje emitira obližnja elektronika. “The Holometer” eksperiment je osmišljen kako bi se identificirala i eliminirala buka takvih konvencionalnih izvora.

“Ako pronađemo buku koje se ne možemo riješiti, vjerojatno smo otkrili nešto prirodi temeljno - buku koja je unutrašnjost prostorvremena”, kaže fizičar s Fermilaba, Aaron Chou, glavni znanstvenik te menadžer projekta “The Holometer”. “Ovo je uzbudljiv trenutak za fizičare. Pozitivan rezultat će otvoriti jedan cijeli novi smjer ispitivanja kako Svemir funkcionira.” 

Izvor: DOE/Fermi National Accelerator Laboratory

Podijeli.