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Extraño ruido detectado por el GEO 600

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Extraño ruido detectado por el GEO 600
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Detector de ondas gravitacionales

Geo600 es un detector de ondas gravitacionales, también llamadas señales púlsar, que reside en las cercanías de Hanóver, Alemania (N 52.24°, E 9.81°). Este instrumento junto con los detectores interferométricos, son los detectores de ondas gravitacionales más sensibles jamás construidos. Están diseñados para detectar ondulaciones muy pequeñas en la estructura del espacio-tiempo causadas por fenómenos astrofísicos, del orden de 10-21 del tamaño de un átomo en comparación con la distancia entre el Sol y la Tierra. GEO600 puede detectar ondas gravitatorias en un rango de frecuencia de 50 Hz a 1.5 kHz.1 La construcción de este proyecto comenzó en 1995.[1]

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Contenido

Un extraño ruido detectado

Gigantesco holograma cósmico

El ruido detectado por el GEO 600 podría probar que vivimos en un holograma. El detector de Hanóver quizá se haya topado con el límite fundamental del espacio-tiempo

El detector de ondas gravitacionales GEO 600, de Hanóver, en Alemania, registró un extraño ruido de fondo que ha traído de cabeza a los investigadores que en él trabajan. El actual director del Fermilab de Estados Unidos, el físico Carl Hogan, ha propuesto una sorprendente explicación para dicho ruido: proviene de los confines del universo, del rincón en que éste pasa de ser un suave continuo espacio-temporal, a ser un borde granulado. De ser cierta esta teoría, dicho ruido sería la primera prueba empírica de que vivimos en un universo holográfico, asegura Hogan. Nuevas pruebas han de ser aún realizadas con el GEO 600 para confirmar que el misterioso ruido no procede de fuentes más obvias.

2006

Se anunciaba la puesta en marcha del GEO 600 de Hanóver, en Alemania, un detector de ondas gravitacionales que se creía podía revolucionar la astronomía.

La misión del GEO 600 consistía en detectar de manera directa lo que nunca antes había sido detectado: las elusivas ondas gravitacionales, que son ondulaciones del espacio-tiempo producidas por un cuerpo masivo acelerado –como un agujero negro o una estrella de neutrones- y que se transmiten a la velocidad de la luz. Estas ondas gravitacionales fueron predichas por la Teoría de la Relatividad de Einstein, pero en realidad sólo se han podido recoger evidencias indirectas de ellas.

Tampoco el GEO600, en sus años de funcionamiento, ha conseguido detectar de forma directa las ondas gravitacionales pero, según publicó recientemente la revista Newscientist quizá, casualmente, se haya topado con el más importante descubrimiento de la física en los últimos 50 años.

Gigantesco holograma cósmico

Craig Hogan

Un extraño ruido detectado por el GEO600 trajo de cabeza a los investigadores que trabajan en él, hasta que un físico llamado Craig Hogan, director del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab)[2], de Estados Unidos, afirmó que el GEO600 se había tropezado con el límite fundamental del espacio-tiempo, es decir, el punto en el que el espacio-tiempo deja de comportarse como el suave continuo descrito por Einstein para disolverse en “granos” (más o menos de la misma forma que una imagen fotográfica puede verse granulada cuanto más de cerca la observamos).

Según Hogan, “parece como si el GEO600 hubiese sido golpeado por las microscópicas convulsiones cuánticas del espacio-tiempo”. El físico afirma que si esto es cierto, entonces se habría encontrado la evidencia necesaria para afirmar que vivimos en un gigantesco holograma cósmico.

La teoría de que vivimos en un holograma se deriva de la comprensión de la naturaleza de los agujeros negros y, aunque pueda parecer una teoría absurda, tiene una base teórica bastante firme.

Los hologramas de las tarjetas de crédito y billetes están impresos en películas de plástico bidimensionales. Cuando la luz rebota en ellos, recrea la apariencia de una imagen tridimensional. En la década de 1990, el físico Leonard Susskind y el premio Nobel Gerard ‘t Hooft sugirieron que el mismo principio podría aplicarse a todo el universo.

Nuestro universo podría ser un holograma

Un grupo internacional de físicos, astrofísicos y matemáticos han encontrado lo que creen que es la primera "evidencia sustancial" de que nuestro universo podría ser un holograma amplio y complejo.[3]

Fase holográfica

Los autores del estudio han creado un modelo 3D que, según ellos, justifica una idea propuesta a principios de los noventa que habla de la existencia de un universo holográfico. Según ella, viviríamos en un espacio donde toda la información que genera nuestra realidad 3D está contenida en sus límites en una superficie de dos dimensiones.[4]

"Imaginen que todo lo que ven, sienten y oyen en tres dimensiones (y también su percepción del tiempo) emanara de hecho de un campo plano de dos dimensiones", ha sugerido Kostas Skenderis, profesor de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Southampton (Reino Unido) y coautor de la investigación.

Esta idea es "similar a los hologramas comunes, donde una imagen de tres dimensiones está codificada en una superficie de dos dimensiones" como, por ejemplo, los hologramas de las tarjetas de crédito. Pero en este caso, sería "el universo entero el que está codificado", ha explicado Skenderis.

Los avances tecnológicos en telescopios y equipamientos de detección en las últimas décadas, han permitido a los investigadores encontrar una vasta cantidad de datos escondidos en el 'ruido blanco', o microondas, que permanece desde el momento de la creación del universo.

Gracias a esta nueva información, los científicos descubrieron que algunas de las más simples teorías cuánticas de campos pueden explicar casi todas las observaciones cósmicas del universo temprano.

Según Skenderis, los científicos llevan décadas trabajando para poder combinar la teoría general de la relatividad de Einstein con la teoría cuántica de campos. "Algunos estiman que el concepto de un universo holográfico tiene el potencial de reconciliar a las dos", señala el profesor.

Los investigadores expresan la esperanza de que su investigación ayudará a abrir el camino a la comprensión del universo en su etapa temprana y a explicar cómo surgieron el espacio y el tiempo.

Unidades de información

Según esta teoría, nuestra experiencia cotidiana podría ser una proyección holográfica de procesos físicos que tienen lugar en una lejana superficie bidimensional. Desde hace algún tiempo, los físicos han mantenido que los efectos cuánticos podrían provocar que el continuo espacio-tiempo convulsionara descontroladamente a escalas muy pequeñas. A estas escalas, la red espacio-temporal podría granularse, y estar compuesta de diminutas unidades (similares a los píxeles) de un tamaño de aproximadamente cien trillones de veces el tamaño del protón.

Si el ruido captado por el GEO600 ha registrado estas hipotéticas convulsiones, según Hogan, la descripción del espacio-tiempo cambiaría radicalmente. Eso supondría considerar el espacio-tiempo como un holograma granulado, y describirlo como una esfera cuya superficie exterior estaría cubierta por unidades del tamaño de la longitud de Planck (distancia o escala de longitud por debajo de la cual se espera que el espacio deje de tener una geometría clásica).

Cada una de estas “piezas” del mosaico universal sería, asimismo, una unidad de información. Y, según el principio holográfico, la cantidad total de información que cubre el exterior de dicha esfera habría de coincidir con el número de unidades de información contenidas en el volumen del universo.

Detección posible o error de fondo

Teniendo en cuenta que el volumen del universo esférico sería mucho mayor que el volumen de la superficie exterior, este galimatías se complica aún más. Pero Hogan también señala una solución para este punto: si ha de haber el mismo número de unidades de información o bits dentro del universo que en sus bordes, los bits interiores han de ser mayores que la longitud de Planck. “Dicho de otra forma, el universo holográfico sería borroso”, explica el físico.

La longitud de Planck ha resultado demasiado pequeña para ser detectada hasta la fecha, pero Hogan afirma que el GEO600 ha podido registrarla porque la “proyección” holográfica de la granulosidad podría ser mucho mayor, de alrededor de entre 10 y 16 metros.

Lo que ha detectado el GEO600, en definitiva, podría ser la borrosidad holográfica del espacio-tiempo, desde el interior de este universo holográfico. Cierto es que aún está por demostrar que el extraño ruido captado, de frecuencias entre los 300 y 1.500 hertzios, no proceda de cualquier otra fuente, reconoce Hogan.

Esta posibilidad también ha de considerarse, dada la sensibilidad del detector para captar desde el ruido del paso de las nubes hasta el de los movimientos sísmicos terrestres. De hecho, los investigadores del detector se afanan continuamente en “borrar” ruidos de fondo detectados por el GEO600, para poder definir lo importante.

Nuevas pruebas

De cualquier manera, si el GEO600 hubiera descubierto el ruido holográfico procedente de las convulsiones cuánticas del espacio-tiempo, entonces ese ruido obstaculizaría la detección de las ondas gravitacionales. Sin embargo, por otro lado, el hallazgo podría suponer un descubrimiento incluso más fundamental, sin precedentes en la historia de la física.

Según publicó recientemente la web del GEO600[5], para probar la teoría del ruido holográfico, la sensibilidad máxima del detector ha sido modificada hacia frecuencias incluso más altas.

Los científicos consideran que el GEO600 es el único experimento del mundo capaz de probar esta controvertida teoría, al menos en la actualidad.

Diseño óptico simplificado de la luz comprimida mejorada en el observatorio GEO 600

Diseño óptico simplificado de la luz comprimida mejorada en el observatorio GEO 600

El observatorio es operado de tal manera que casi toda la luz se refleja hacia atrás-hacia el sistema de láser de entrada 12 W, manteniendo la salida del interferómetro en una franja oscura a través de un sistema de control.

Un espejo de la energía-el reciclaje (MPR) conduce a una mejora de resonancia de la que circula la energía de luz de 2,7 kW en el divisor de haz. Similar a la técnica de reciclaje de potencia, un espejo de señal-reciclaje parcialmente transmisivo (MSR) está instalado para mejorar aún más la señal resonante inducida-GW en la salida del interferómetro. BS: 50/50 divisor de haz, los grupos de autoayuda: segundo generador de armónicos, OPA: amplificador paramétrico óptico, DBS: divisor de haz dicroico, PLL: bloqueo de fase del bucle, MFe / MFn: espejos otro extremo del interferómetro (este / norte), MCe / MCN: interferómetro centro espejos, T: espejo transmisividad. Todas las ópticas de interferómetros son suspendidos por péndulos de varias etapas y situados en un sistema de vacío.[6]

Un nuevo experimento quiere comprobar si vivimos dentro de un holograma 2D gigante

El Laboratorio Nacional Fermi de EE.UU., o Fermilab, ha empezado un experimento único que podría revelar que nuestro mundo de tres dimensiones no es más que una ilusión de holograma. Cuando vemos una película por la tele, vemos imágenes que nos parecen íntegras, reales y de tres dimensiones. Al acercarnos a la pantalla podemos ver que en realidad el dibujo es un conjunto de píxeles de dos dimensiones.

De igual manera cree el astrofísico de partículas Craig Hogan, que trabaja en Fermilab, que todo lo que vemos con nuestros ojos, todo el universo podría ser una ilusión, imágenes compuestas de 'píxeles', es decir, toda la información sobre nuestro universo podría ser codificada en paquetes pequeños de dos dimensiones. Serían tan pequeños que no se pueden ver a simple vista: más o menos 10 billones de billones de veces más pequeños que un átomo.

Esta idea es una mera hipótesis antes de que se realicen mediciones. Con este fin Fermilab ha construido un instrumento llamado holómetro. Se trata de un dispositivo tan sensible que podría permitir discernir estos pequeñísimos 'píxeles'.

"Queremos saber si el espacio-tiempo es un sistema cuántico al igual que lo es la materia", comenta Hogan. "Si vemos algo, van a cambiar por completo las ideas sobre el espacio que hemos utilizado durante miles de años".

Los científicos, cuyo proyecto goza de apoyo financiero de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de EE.UU., tienen previsto trabajar con el holómetro durante un año para acumular los datos que necesitan.

Vivimos en un holograma?: Científicos demuestran la teoría del principio holográfico

Daniel Grumiller

A pesar de que se suele pensar que el universo es tridimensional, los científicos de la Universidad de Tecnología de Viena (Austria)[7] aseguran que podríamos vivir en un holograma.

Los científicos aseguran que han conseguido demostrar el "principio holográfico", una conjetura acerca de las teorías de la gravedad cuántica propuesta en 1993 por Gerard 't Hooft, según el informe publicado en el portal de la universidad.

La idea principal de esa teoría consiste en que vez de tratarse de un espacio tridimensional (altura, longitud y profundidad), el universo tiene una estructura bidimensional similar a un holograma, cuya proyección se refleja en un horizonte cósmico inmensamente largo. A ese respecto uno de los investigadores, Daniel Grumiller, considera que "nuestro universo es bastante plano y en distancias astronómicas tiene curvatura positiva", hecho que podría demostrar que vivimos en un enorme holograma.

Fuentes y Enlaces de Interés

  1. GEO600 High-Tech
  2. fnal.gov
  3. phys.org/news/ Study reveals substantial evidence of holographic universe January 30, 2017l
  4. journals.aps.org/From Planck Data to Planck Era: Observational Tests of Holographic Cosmology Niayesh Afshordi, Claudio Corianò, Luigi Delle Rose, Elizabeth Gould, and Kostas Skenderis Phys. Rev. Lett. 118, 041301 – Published 27 January 2017
  5. geo600.org/Gravitational Wave Detector GEO600
  6. /Figure 1: Simplified optical layout of the squeezed-light enhanced GEO 600 observatory.
  7. http://www.tuwien.ac.at/en/

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