مقياس الهولوغرام في فيرميلاب

كان مقياس الهولومتر فيرميلاب ، الموجود في مختبر فيرميلاب في إلينوي، مقياس تداخل ليزري مصمم ليكون الأكثر حساسية في العالم، متجاوزًا حساسية نظامي GEO600 و LIGO ، وقادرًا نظريًا على اكتشاف التقلبات الهولوغرافية في الزمكان . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

بحسب مدير المشروع، ينبغي أن يكون جهاز الهولومتر قادرًا على رصد التقلبات الضوئية في نطاق وحدة قياس واحدة (أتوميتر) ، ما يجعله يفي أو يتجاوز الحساسية المطلوبة لرصد أصغر الوحدات في الكون، والتي تُسمى وحدات بلانك . ^{[ 1 ]} وصرح مختبر فيرميلاب: "يُدرك الجميع هذه الأيام الصور الضبابية والمشوشة ، أو التشويش في نقل الصوت، المرتبطة بضعف سرعة الإنترنت. ويسعى جهاز الهولومتر إلى رصد ما يُعادل هذا الضباب أو التشويش في الواقع نفسه، والمرتبط بأقصى حد للتردد تفرضه الطبيعة." ^{[ 4 ]}

في عام 2015، أعلن مختبر فيرمي أن الدراسة قد وجدت أن الزمكان ليس كميًا على النطاق الذي يتم قياسه. ^{[ 5 ]}

قال كريج هوجان ، عالم فيزياء الجسيمات الفلكية في مختبر فيرميلاب، عن التجربة: "ما نبحث عنه هو اللحظة التي تفقد فيها أشعة الليزر تزامنها مع بعضها البعض. نحاول اكتشاف أصغر وحدة في الكون. إنها تجربة ممتعة حقًا، نوع من تجارب الفيزياء التقليدية حيث لا تعرف النتيجة مسبقًا."

صرح الفيزيائي التجريبي هارتموت غروت من معهد ماكس بلانك في ألمانيا بأنه على الرغم من تشككه في قدرة الجهاز على رصد التقلبات الهولوغرافية بنجاح، إلا أنه إذا نجحت التجربة "فسيكون لها تأثير قوي للغاية على واحدة من أكثر الأسئلة المفتوحة في الفيزياء الأساسية. وستكون أول دليل على أن الزمكان، نسيج الكون، مُكمّم ." ^{[ 1 ]}

بدأ مشروع هولوميتر في عام 2014، جامعًا بياناتٍ تُساعد في تحديد ما إذا كان الكون يتوافق مع مبدأ الهولوغرام . ^{[ 6 ]} وقد وُجّهت انتقاداتٌ لفرضية إمكانية رصد الضوضاء الهولوغرافية بهذه الطريقة، استنادًا إلى أن الإطار النظري المُستخدم لاستنتاج هذه الضوضاء ينتهك ثبات لورنتز . مع ذلك، فإن انتهاك ثبات لورنتز مُقيّدٌ بشدةٍ بالفعل، وهي مسألةٌ لم تُعالَج بشكلٍ مُرضٍ في المعالجة الرياضية. ^{[ 7 ]}

وقد وجد مقياس الهولوغرام في مختبر فيرميلاب استخدامات أخرى إلى جانب دراسة التقلبات الهولوغرافية للزمكان. فقد أظهر قيودًا على وجود موجات الجاذبية عالية التردد والثقوب السوداء البدائية . ^{[ 8 ]}

يتألف جهاز الهولومتر من مقياسَي تداخل مايكلسون مُعاد تدوير الطاقة، بطول ذراع يبلغ 39 مترًا ، على غرار أجهزة ليغو . ويمكن تشغيل مقياسَي التداخل في تكوينين مكانيين، يُطلق عليهما "التداخل" و"التقابل". ^{[ 9 ]} وفقًا لفرضية هوجان، في التكوين المتداخل، ينبغي أن تبدو مُقسِّمات حزمة مقياسَي التداخل وكأنها تتحرك بتزامن مع بعضها البعض (أي أن الحركة ينبغي أن تكون مترابطة )؛ وعلى العكس من ذلك، في التكوين التقابلي، ينبغي أن تكون أي حركة لمُقسِّمات الحزمة غير مترابطة. ^{[ 9 ]} ويمكن تحديد وجود أو عدم وجود تأثير الحركة المترابطة في كل تكوين عن طريق حساب الارتباط المتبادل لمخرجات مقياسَي التداخل.

بدأت التجربة بجمع البيانات لمدة عام واحد في أغسطس 2014. ^{[ 10 ]} وتنتهي ورقة بحثية عن المشروع بعنوان " البث الآن بتعريف بلانك" بقلم كريج هوجان بعبارة "لا نعرف ما الذي سنجده". ^{[ 11 ]}

أظهرت نتائج جديدة للتجربة، نُشرت في 3 ديسمبر 2015 بعد عام من جمع البيانات، استبعاد نظرية هوجان عن الكون المُجزأ إلى وحدات بكسل بدرجة عالية من الدلالة الإحصائية (4.6 سيجما). وخلصت الدراسة إلى أن الزمكان ليس مُكمّمًا على المقياس الذي تم قياسه. ^{[ 5 ]}

استنادًا إلى ما يسميه المؤلفون "القياسات والتحليلات النهائية [...] من الجيل الأول من مقياس الهولوغرام"، فقد ورد في عام 2017 أنه "اختبر واستبعد بشكل قاطع فئة عامة من نماذج ارتباطات ضوضاء القص الهندسي الكمومي". ^{[ 12 ]}

استُخدمت نسخة مُطوّرة من جهاز قياس الهولوغرام في عام 2020 لدراسة النماذج التي تظهر فيها الارتباطات في درجات حرية الدوران. وكانت النتائج متوافقة مع الزمكان الكلاسيكي، مما قيّد النماذج المختبرة. ^{[ 13 ]}

• الموقع الرسمي