Holometer. Фото: Fermilab.
Фізики з національної прискорювальної лабораторії імені Енріко Фермі (Fermilab) оголосили про те, що Holometer - пристрій, який допоможе дізнатися, чи існуємо ми всі в гігантській голограмі - почав збирати дані.
Експеримент повинен підтвердити або спростувати гіпотезу про те, чи складається наш Всесвіт насправді з крихітних «бітів» за аналогією з тим, як газетні фотографії складаються з безлічі точок (дивлячись на них фактично здалеку, ми цього зовсім не помічаємо).
Ці основні одиниці простору і часу можуть бути неймовірно крихітними, у сто мільярдів разів менше молекули білка. І, як відомо про квантову поведінку матерії та енергії, ці просторово-часові біти будуть поводитися і як хвилі, і як частинки.
«Згідно з теорією, простір складається з якихось хвиль, які постійно трохи коливаються і ніколи не залишаються в стані спокою, - говорить Крейг Хоган (Craig Hogan) з Чиказького університету, директор Центру астрофізики частинок при Fermilab. - Ми збираємося з'ясувати, чи є просторово-часовий континуум такою ж квантовою системою, і, як матерія, що має свій реальний рівень».
Як це зробити? Квантова теорія передбачає: неможливо знати точне місце розташування і точну швидкість субатомних частинок. Якщо простір складається з чотирьох пікселів з обмеженою інформацією про точне розташування об'єктів, він також буде підпадати під цю ж теорію невизначеності.
Точно так само, як матерія продовжує коливатися, навіть будучи охолодженою до абсолютного нуля, такий оцифрований простір повинен володіти вібраціями навіть в нижчому енергетичному стані. Тобто простір приймає властивості пікселів, а отже, і принцип невизначеності.
Експеримент Holometer призначений для реєстрації цього загадкового коливання. Дивовижно простий пристрій розташований в лабораторії неподалік від Чикаго і складається з двох потужних лазерних випромінювачів, що направляють пучки світла крізь спеціальні фільтри довжиною в 40 метрів.
Дослідження поведінки пучків світла, зокрема флуктуації в їх яскравості, має допомогти фізикам з'ясувати, чи є світ навколо почесною голограмою. Якщо це станеться, фізики докорінно змінять уявлення про світ, оскільки виявиться, що все у Всесвіті зберігається у вигляді незмірно малих акціонерних частинок. Це також вкаже на те, що обсяг зберіганої інформації обмежений і не є нескінченним.
Якщо простір і час є плоскими і не існують за законами квантової поведінки, то фільтри залишаться абсолютно нерухомими.
Для тих, хто зумів зрозуміти всі колишні міркування, вчені залишили дещо «на солодке». Вони стверджують: якщо Всесвіт є голограмою, то інформація в ньому не може бути повністю знищена. У такому випадку на межі Всесвіту може сформуватися 2D-відбиток всього, що міститься всередині, подібно до того, як голограми зберігають тривимірне зображення в почесному форматі.
Хоган попереджає, що ідея Всесвіту-голограми легко вводить в оману, так як показує, що наше життя - свого роду ілюзія, проекція подібна телевізійному екрану. Якщо ж Holometer знайде основну одиницю простору, це ні в якому разі не буде означати, що нашого тривимірного світу не існує. Однак це докорінно змінить наше розуміння світу.
І, здається, так воно і буде. Під час виступу на Міжнародній конференції з фізики елементарних частинок і космології (International Conference on Particle Physics and Cosmology) Хоган розповів, що показали початкові результати. Так, вчені з'ясували, що Holometer здатний вимірювати квантові флуктуації в просторі і часі, якщо вони існують.
Дослідницька група очікує, що пристрій зможе зібрати достатньо даних, щоб знайти відповідь на це питання протягом року. Якщо відповідь виявиться ствердною, то це стане новим поясненням того, чому розширення нашого Всесвіту прискорюється (традиційно його пов'язують з малозрозумілим феноменом темної енергії). Правда, швидше за все, такий результат спростує більшість відомої нам інформації про устрій світу.
Зараз команда пристрою Holometer складається з 21 співробітника, серед яких студенти і вчені Fermilab, Массачусетського технологічного інституту, Чиказького університету та університету Мічигану.
Подробиці були опубліковані в журналі Science.
