La difuminación escencial del tiempo puede ser el factor limitante para un detector de ondas gravitacionales en Alemania.
Desde Nature News
Por: Eric Hand
Traducción: Pablo Gamborino
Los poetas han creído durante mucho tiempo que el paso del tiempo es inevitable, inexorable y, en general, melancólico. La mecánica cuántica dice que es difuso, marcando a lo largo de mínimos intervalos en los que la noción de tiempo carece de sentido. Craig Hogan y afirma que no lo puede "ver" - en el hasta ahora inexplicable ruido de fondo del detector de ondas gravitacionales. "Es potencialmente la cosa más transformadora en la que he trabajado", dice Hogan, director del Centro para la Astrofísica de Partículas en el Acelerador Fermi del Laboratorio Nacional en Batavia, Illinois. "Es realmente una posibilidad que podamos acceder experimentalmente al mínimo intervalo de tiempo, que pensábamos que estaba fuera de alcance."
En una visión clásica del mundo, el espacio y el tiempo son suaves. El mínimo de las escalas en el que, de acuerdo con la mecánica cuántica, la suavidad se rompe - la longitud de Planck y el tiempo - pueden ser derivados de otras cantidades, pero no han sido (ni serían) probadas experimentalmente, dada la imposibilidad de su pequeño tamaño.
Sin embargo, si las ideas de Hogan son correctas, el ruido asociado con este difuminado fundamental debe ser destacado en GEO600, un conjunto británico y alemán de máquinas en funcionamiento cerca de Hannover, Alemania, que están en la búsqueda de ondas gravitatorias. Estas ondas se piensa que surgen durante eventos tales como la masiva colisión cósmica de agujeros negros y estrellas de neutrones. La confirmación de esta idea - que podría venir como la actualización experimental del GEO600 que se pondrá en práctica durante el próximo año - sería un gran paso hacia una verificable teoría cuántica de la gravedad, la unificación largamente buscada de la mecánica cuántica (la física de lo muy pequeño) con la relatividad general (la física de lo muy grande). Hogan esboza sus predicciones en un documento publicado el 30 de octubre en la revista Physical Review D(1).
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Por supuesto, los teóricos están llenos de ideas extraordinarias que nunca se llevan a cabo, por lo que los físicos que experimentan con las ideas de Hogan en el GEO600 las ven con una saludable dosis de escepticismo. "Para mí como experimentador, todo esto parece un poco como magia negra", dice Karsten Danzmann, investigador principal para GEO600, y director del Instituto Max Planck de Física Gravitacional. "Parece un poco exagerada y artificial. Pero si es cierta, es como para ganar el premio Nobel".
Hogan dice que el ruido podría ser responsable de alrededor del 70% de algún factor desconocido del ruido que está registrando el GEO600. Danzmann dice que es "intrigante" que este ruido magnitud y la forma justas para dar cuenta de la mayoría del 'misterioso' ruido que su equipo no ha podido identificar, durante un año.
Las predicciones se basan en una vista de dimensiones reducidas del espacio-tiempo: dos dimensiones espaciales, más el tiempo. El espacio-tiempo sería un plano de ondas, que viajan a la velocidad de la luz. La difuminación fundamental de las ondas, en el orden de la longitud de Planck y el tiempo, podrían ser amplificados en los grandes sistemas, como en los detectores de ondas gravitacionales. La tercera dimensión espacial del mundo macroscópico sería codificada en la información contenida en las ondas de dos dimensiones. "Es como si, en el mundo real, estuviésemos viviendo dentro de un holograma", dice Hogan. "La ilusión es casi perfecta. Realmente se necesita una máquina como el GEO600 para verlo".
Promesa Holográfica
Según Hogan, es más probable que el ruido "holográfico" se observe en ciertos detectores, ya que el difuminado se traduce en ruido sólo en el plano tejido por las ondas bidimensionales del espacio-tiempo. El GEO600 es menos sensible a las ondas de gravedad que los detectores como los de LIGO (Observatorio de Interferómetro láser de onda gravitacional), dos grandes detectores similares, en forma de L, en Washington y Louisiana. Sin embargo, Hogan dice que GEO600 es más sensible al ruido holográfico, porque su potencia está bloqueada por un separador de haces que amplifica la peculiar cualidad transversal del difuminado.
La idea de un universo holográfico esencialmente ha ganado atención en los últimos años, en la medida en que los teóricos de cuerdas han encontrado maneras de recortar las 10 dimensiones que sus teorías necesitan. Hace diez años, Juan Maldacena, que en la actualidad trabaja para el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, Nueva Jersey, presentó la idea de que la mayoría de las 10 dimensiones se pueden reducir cuando la información es codificada, como un holograma, en tres o cuatro dimensiones básicas. "Las ideas de la holografía en la teoría de las cuerdas es muy bien aceptada", dice Gary Horowitz de la Universidad de California, Santa Barbara. Añade, no obstante, que las ideas de Hogan acerca de la holografía no usan los convencionales puntos de partida. "No hay razón para ser escépticos. Yo no encuentro la motivación teórica totalmente convincente".
Sin embargo, las predicciones de Hogan son sorprendentes y lo suficientemente específicas para obtener la atención del personal del GEO600. Hogan viajará a Hannover para trabajar con científicos del GEO600 como Harald Lück, que está llevando a un esfuerzo para duplicar la sensibilidad de la máquina a finales de 2009. Esto debería significar que el ruido instrumental también disminuirá. Pero si la mayor parte del ruido se mantiene, entonces podría ser una señal de que es debido al ruido holográfico, lo que sería fundamental y omnipresente en todo el Universo. "Si el ruido sigue ahí, tenemos que ser serios" acerca de las observaciones, dice Lück.
Referencias:
(1) Hogan, C. J. Phys. Rev. D 78, 087501 (2008).
Imagen: ¿Podrían los tubos de vacío en el interior del detector de ondas gravitacionales GEO600 haber detectado la difuminación fundamental del tiempo? Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein) / Universidad Leibniz de Hannover.
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