Физики из Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (Фермилаб) в США опубликовали на сайте arXiv.org результаты эксперимента Holometer по поиску голографической Вселенной. Кратко об исследовании сообщает Science News.
В своих опытах физики заявили, что им не удалось обнаружить проявлений существования голографической Вселенной. Статистическая значимость результатов экспериментов достигает 4,6 стандартного отклонения (в физике частиц для уверенности в результатах экспериментов статистическая значимость должна быть не менее 5 стандартных отклонений). Ученые из Holometer заявили, что свои опыты они проводили на пределе точности работы измерительной аппаратуры.
Современные физические теории предсказывают существование дополнительных измерений. Согласно таким моделям, четырехмерное пространство-время может быть частью пространства более высокой размерности. Например, лист бумаги кажется плоским, хотя он имеет конечную толщину и в строгом смысле является трехмерным.
В рамках эксперимента Holometer ученые проверяли квантовые флуктуации наблюдаемого пространства в предположении, что оно вложено в пространство более высокой размерности. Подобно тому, как толщина листа бумаги намного меньше его ширины и длины, линейные размеры дополнительного измерения сравнимы с планковским масштабом длины, в десять триллионов триллионов раз (или на 25 порядков) меньше диаметра атома водорода.
На таких масштабах применимы законы квантовой механики, а классическая физика не работает. Возникающую квантовую неопределенность в колебаниях пространства и попытался проверить эксперимент Holometer. Установка Holometer включает два интерферометра, которые заключены в стальные трубы длиной около 40 метров и толщиной более 0,15 метра каждая. Оптическая система из лазеров создает луч мощностью около одного киловатта (что эквивалентно излучению от 200 тысяч лазерных указок), который посылается на светоделитель.
Анализ интерференционных картин от излучения, идущего после светоделителя, позволил ученым сделать выводы о колебаниях пространства (его голографических свойствах). Основная трудность эксперимента заключалась в устранении влияния фонового излучения, которое при измерениях на малых масштабах длин могло существенно исказить результаты наблюдений.
Голографический принцип впервые предложил в 1993 году нидерландский физик-теоретик Герард ’т Хоофт, получивший в 1999 году вместе с Мартинусом Велтманом Нобелевскую премию за доказательство перенормируемости (возможности устранения расходимостей) теории Янга-Миллса. Его идея сводится к тому, что информация об объекте может быть получена из анализа его границы (балка). Например, информация о шаре (двумерном в трехмерии) доступна на его границе (двумерной сфере, положение на которой определяется только двумя параметрами: долготой и широтой), а сам шар при этом со стороны внешнего наблюдателя находится в трехмерии.