Viviamo in un ologramma 2D? Rivoluzionario esperimento Usa testa la natura dell’universo [FOTOGALLERY]

Dietro al Fermilab il governo e alcune delle migliori università statunitensi, alla scoperta del rumore di fondo della materia

[27 agosto 2014]

Un esperimento unico al mondo, chiamato Olometro (Holometer), in corso al Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) del Dipartimento dell’energia Usa,  ha iniziato a raccogliere i dati che risponderanno ad alcune domande impensabili sul nostro universo, compresa quella se viviamo in un ologramma.

Sembra di essere dentro Matrix, o i personaggi di uno show televisivo: secondo gli scienziati coinvolti non sappiamo se il nostro mondo apparentemente a tre dimensioni esista solo sullo schermo a 2 dimensioni, potremmo essere all’oscuro che il nostro spazio 3D è solo un’illusione.  Al Fermilab dicono che «le informazioni su tutto ciò che c’è nel nostro universo potrebbero effettivamente essere codificate in piccoli pacchetti a due dimensioni. Avvicinatevi abbastanza al vostro schermo piatto e vedrete i pixel, piccoli punti di dati che rendono l’immagine perfetta ritornate indietro. Gli scienziati pensano che le informazioni dell’universo possano  essere contenute nello stesso modo e che la naturale “pixel size” dello spazio sia di circa 10 trilioni di trilioni di volte più piccola di un atomo, una distanza che i fisici chiamano la scala di Planck».

Non siamo in una pagina di “Guida galattica per gli autostoppisti” o in un altro folle e divertente libro di Douglas Adams, ma all’Olometro sta lavorando un team di 21 scienziati e studenti di Fermilab, del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e delle università di Chicago e del Michigan. Il Fermilab è il primo laboratorio statunitense per la ricerca sulla fisica e l’acceleratore di particelle.

Craig Hogan, direttore del Center for Particle Astrophysics del Fermilab e sviluppatore della teoria “holographic noise” spiega: «Vogliamo sapere se lo spazio-tempo è un sistema quantistico, proprio come la materia. Se vedremo qualcosa, cambierà completamente le idee sullo spazio che abbiamo utilizzato per migliaia di anni».

Ecco come presentano la cosa al Fermilab: «Secondo la teoria quantistica è impossibile conoscere sia la posizione esatta che la velocità esatta delle particelle subatomiche. Se lo spazio fosse in bit 2D con informazioni limitate sulla posizione esatta degli oggetti, lo spazio stesso ricadrebbe sotto la stessa teoria di incertezza. Allo stesso modo, come la materia continua a ondeggiare (come onde quantiche) anche quando è raffreddata allo zero assoluto, questo spazio digitalizzato dovrebbe includere vibrazioni anche nel suo stato di energia più bassa. In sostanza, l’esperimento sonda i limiti della capacità dell’universo di stoccare le informazioni. Se c’è un certo numero di bit che indicano dove sia qualcosa è, alla fine diventa impossibile trovare informazioni più specifiche sulla posizione,  anche in linea di principio».

Lo strumento costruito dal Fermilab per testare questi limiti è l’Holometer, o interferometro olografico, il dispositivo più sensibile mai creato per misurare il “quantum jitter” dello spazio stesso.

Ora che opera a piena potenza, l’olometro utilizza una coppia di interferometri posti vicini l’uno all’altro. Ognuno manda un fascio laser di un kilowatt (l’equivalente di 200.000 puntatori laser) ad un divisore di fascio ed ha due bracci perpendicolari 40 metri. «La luce viene riflessa verso il divisore di fascio nel quale i due fasci si ricombinano – spiegano ancora i ricercatori – creando fluttuazioni di luminosità se c’è movimento. I ricercatori analizzano queste fluttuazioni nella luce di ritorno per vedere se il divisore di fascio si muove in un certo modo, trascinato su un jitter dello spazio stesso».

Non è facile stare al passo con le ipotesti testate nel laboratorio, ma nel Fermilab dicono che «il “Rumore olografico” dovrebbe essere presente a tutte le frequenze, ma la sfida per gli scienziati è quella di non farsi ingannare da altre fonti di vibrazioni. L’olometro sta testando una frequenza così alta – milioni di cicli al secondo – che i normali movimenti della materia non sono in grado di causare problemi. Piuttosto, il rumore di fondo dominante è più spesso dovuto alle onde radio emesse dai vicini strumenti elettronici. L’esperimento dell’Holometer è progettato per identificare e eliminare il rumore da tali fonti convenzionali».

Il fisico del Fermilab Aaron Chou, uno dei massimi scienziati del Fermilab e project manager dell’Holometer, conclude: «Se troviamo un rumore del quale non possiamo sbarazzarci, potremmo aver rilevato qualcosa di fondamentale in natura: un rumore che è intrinseco allo spazio-tempo. E’ un momento emozionante per la fisica. Un risultato positivo aprirebbe un intero nuovo viale per rimettere in discussione come funziona lo spazio».