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

El astrofísico Craig Hogan está construyendo el reloj más preciso de todos los tiempos para medir, directamente, si nuestra realidad es una ilusión

En 2008, el astrofísico de partículas Craig Hogan, quien trabaja en el Fermilab, causó sensación con una asombrosa propuesta: el universo 3D en el que nos parece que vivimos no es más que un holograma. Ahora él está construyendo el reloj más preciso de todos los tiempos para medir, directamente, si nuestra realidad es una ilusión.

La idea de que puede que el espacio-tiempo no sea completamente liso —como una imagen digital que muestra un pixelado cada vez mayor cuanto más de la aumenta— fue propuesta anteriormente por Stephen Hawking y otros. Una posible evidencia de este modelo apareció el año pasado en un inexplicable «ruido» que aqueja al experimento GEO600 en Alemania, que busca las ondas gravitatorias de los agujeros negros. Para Hogan, este ruido indica que el experimento se ha tropezado con el límite inferior de la resolución de los pixeles del espacio-tiempo.

La física de los agujeros negros, en la cual el espacio y el tiempo reultan comprimidos, aporta una base para las matemáticas que demuestran que puede que la tercera dimensión no exista. En este dibujo bidimensional del universo, lo que percibimos como una tercera dimensión sería, en realidad, una proyección del tiempo entrelazado con la profundidad. De ser cierto, puede que la ilusión sólo se mantenga hasta que nuestro equipamiento llegue a ser lo bastante sensible como para hallar sus límites.

“No se puede percibir debido a que nada viaja nunca más rápido que la luz”, dice Hogan. “Esta visión holográfica es cómo se vería el universo si uno estuviese sobre un fotón”.

No todos están de acuerdo con esta idea. Sus fundamentos están conformadas por matemáticas en lugar de 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, entra en conflicto con la geometría clásica, que exige un universo con caminos continuos y lisos en el espacio-tiempo.

“Por eso queremos construir una máquina que dé la medición más sensitiva jamás realizada del propio espacio-tiempo”, comenta Hogan. “Ese es el holómetro”.

El nombre “holómetro” se primero para un dispositivo de medición que fue creado en el siglo XVII, un “instrumento para tomar todas las medidas, tanto en la Tierra como en los cielos”. Hogan sintió que eso encajaba bien con la misión de su “interferómetro holográfico”, que se está desarrollando en la actualidad en el mayor laboratorio de láser del Fermilab.

En un interferómetro clásico, desarrollado originalmente a finales del 1800, un haz de láser en el vacío impacta en un espejo al que se conoce como divisor de haz, que lo divide en dos. Los dos haces viajan en ángulos diferentes a lo largo de dos tubos de vacío antes de impactar en espejos al final y rebotar de regreso hacia el divisor.

Como la luz en el vacío viaja a velocidad constante, los dos haces debería llegar de regreso al espejo exactamente al mismo tiempo, con sus ondas sincronizadas para volver a conformar un haz único. Cualquier vibración interfiriendo cambiará muy ligeramente la frecuencia de las ondas sobre la distancia recorrida. Al retornar al divisor, ya no están sincronizadas.

En el holómetro, esta pérdida de sincronización se ve como una agitación o vibración que representa movimientos en el propio espacio-tiempo, como el ruido blanco de la radio que llega sobre un muy pequeño ancho de banda.

La precisión del holómetro significa que no tiene que ser grande; 40 metros de longitud, sólo una centésima parte del tamaño de los interferómetros que se usan actualmente 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, siete órdenes de magnitud más preciso que cualquier reloj atómico existente.

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

El truco principal, dice Chou, es demostrar que las vibraciones no vienen del instrumento. Usando una tecnología similar a la de los auriculares que cancelan ruidos, los sensores externos del instrumento detectan las vibraciones y sacuden el espejo a la misma frecuencia, para cancelarlas. Toda agitación que quede a mayor frecuencia, proponen los investigadores, será prueba de la difusión del espacio-tiempo.

“Con largos brazos en el holómetro, estamos aumentando la incertidumbre del espacio-tiempo”, señala Chou.

Al equipo de Hogan le gustaba tanto la idea del holómetro que decidieron construir dos. Ubicados uno sobre el otro, los instrumentos pueden confirmar las mediciones mutuamente.

Este mes, al haber logrado construir un prototipo de 1 metro del brazo de 40 metros, soldarán las partes del primero de los brazos de vacío.

Hogan espera empezar a registrar datos el año que viene.

“La gente que trata de conformar la realidad no tiene datos, sólo un montón de hermosas matemáticas”, dice Hogan. “Espero que esto les dé algo con lo que trabajar”.

Fuente: Symmetry Magazine. Aportado por Eduardo J. Carletti

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