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Espaço

Falha primeira tentativa de provar que Universo é um Holograma

Com informações do FNAL - 08/12/2015

Falha primeira tentativa de provar que Universo é um Holograma
Vista de cima do Holômetro, que está procurando pelo "ruído holográfico" do espaço-tempo, testando se o Universo é um holograma 2-D.
[Imagem: Fermilab]

Princípio Holográfico

Em sua busca por indícios do Princípio Holográfico, a primeira expedição de medições, contando com o mais preciso instrumento já construído para essa finalidade, voltou de mãos vazias.

O Princípio Holográfico é uma hipótese derivada da Teoria das Cordas que propõe que nosso Universo é um holograma cósmico, cuja projeção a partir de uma superfície 2D nos dá a sensação de um mundo 3D.

Se isso for verdade, deve ser possível detectar sinais desses píxeis fundamentais de informação, em uma escala na qual o espaço-tempo deixa de ser contínuo.

Para isso, o professor Craig Hogan, da Universidade de Chicago e do Fermilab, nos Estados Unidos, desenvolveu a teoria do ruído holográfico e construiu um equipamento para detectar esses ruídos: o Holômetro.

Holômetro

Construído em um túnel no Fermilab, o holômetro consiste em um conjunto de lasers e espelhos com uma sensibilidade sem precedentes, capaz de medir movimentos que duram apenas um milionésimo de segundo e distâncias equivalentes a um bilionésimo de um bilionésimo de um metro - mil vezes menor do que um único próton.

Nosso senso comum, e as leis da física, assumem que o espaço e o tempo são contínuos. A teoria do professor Hogan e o holômetro desafiam essa suposição.

Sabemos que a energia no nível atômico, por exemplo, não é contínua e vem em quantidades pequenas, indivisíveis, os quanta, que estão na base de toda a física quântica. O holômetro foi construído para testar se o espaço e o tempo também teriam uma estrutura semelhante, com uma unidade básica fundamental.

Se espaço e tempo forem mesmo assim, isso significaria que tudo é pixelado, como uma imagem digital - quando você aumenta muito o zoom, vê que uma imagem digital não é contínua, mas formada por píxeis individuais. Uma imagem só pode armazenar tanta informação quanto o número de seus píxeis permite. Se o universo for segmentado da mesma forma, então haveria um limite para a quantidade de informação que o espaço-tempo pode conter.

Falha primeira tentativa de provar que Universo é um Holograma
O Holômetro, construído no Fermilab, inclui dois interferômetros em tubos de aço de 6 polegadas e cerca de 40 metros de comprimento. Os sistemas ópticos (não mostrados) criam um feixe de laser intenso (1 kW) e muito estável para maximizar a precisão das medições.
[Imagem: Fermilab]

Espaço e tempo contínuos

Mas os primeiros resultados, divulgados após um ano de coleta de dados, descartam a teoria do universo pixelado do professor Hogan com um elevado nível de significância estatística. Ou seja, o holômetro não detectou a quantidade de ruído holográfico correlacionado previsto pelo modelo de espaço-tempo pixelado.

Porém, isto não se mostrou uma decepção completa nem para o Princípio Holográfico e nem para o professor Hogan.

No primeiro caso, a maioria dos físicos que trabalha com a ideia de que nosso Universo é um holograma não concorda que o holômetro seja capaz de medir qualquer coisa relacionada ao holograma cósmico. Muitos deles já haviam vindo a público dizer que o aparelho não é capaz de confirmar ou rejeitar a teoria - tudo o que o holômetro faz é medir a hipótese do professor Hogan, apenas um dos inúmeros modelos construídos para tentar explicar o Princípio Holográfico.

No segundo caso, Hogan enfatiza que sua ideia era apenas uma hipótese, mas o holômetro mostrou que o espaço-tempo pode ser sondado a um nível sem precedentes. "Este é apenas o começo da história," disse ele. "Nós desenvolvemos uma nova forma de estudar o espaço e o tempo que não tínhamos antes. Nós nem mesmo tínhamos certeza de que poderíamos atingir a sensibilidade que alcançamos."

Estudar o espaço e o tempo

Então, o que fazer agora? Hogan disse que a equipe do holômetro continuará a coletar e analisar dados, e publicará estudos mais gerais e mais sensíveis sobre os ruídos detectados pelo aparelho.

O desafio para estudar o espaço e o tempo com mais precisão consiste em eliminar todas as outras fontes de movimento até restar uma flutuação que não possa ser explicada pelas teorias atuais.

Se o holômetro detectar um ruído que os pesquisadores não consigam eliminar, ele poderia estar detectando um ruído intrínseco ao espaço-tempo - um "átomo de espaço" -, o que poderia significar que a informação em nosso universo poderia realmente ser codificada em pequenos pacotes em duas dimensões. Neste caso, o espaço-tempo teria uma resolução maior do que a prevista pelo professor Hogan.

Bibliografia:

Artigo: Search for Space-Time Correlations from the Planck Scale with the Fermilab Holometer
Autores: Aaron S. Chou, Richard Gustafson, Craig Hogan, Brittany Kamai, Ohkyung Kwon, Robert Lanza, Lee McCuller, Stephan S. Meyer, Jonathan Richardson, Chris Stoughton, Raymond Tomlin, Samuel Waldman, Rainer Weiss
Revista: arXiv
Link: http://arxiv.org/abs/1512.01216






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