Těžká práce v experimentu Holometer. Kredit: Fermilab

Experiment  jako je Holometer tu ještě nebyl. Nesmírně citlivý přístroj na měření kvantové povahy časoprostoru v americkém Fermilabu, stát Illionois na to přitom zrovna moc nevypadá. Na první pohled působí dojmem nepříliš komplikované soustavy laserů a zrcadel, zdání ale v tomto případě klame. Holometer je extrémně přesný laserový interferometr, schopný změřit pohyb, který trvá miliontiny sekundy, a odehrává se na vzdálenosti tisíckrát menší, než průměr jediného protonu.

Craig Hogan. Kredit: University of Chicago.

K čemu tohle všechno? Jak jsme již na OSLU psali, Holometer postavili proto, aby ověřil jeden ze základních předpokladů naše vnímání světa – že časoprostor je kontinuální. Šéf Centra Fermilabu pro částicovou astrofyziku Craig Hogan totiž věří na holografický princip, který vyvěrá ze strunových teorií, a podle něhož časoprostor vlastně není spojitý, nýbrž se skládá z velmi malých kvant. Podle Hogana by celý vesmír mohl být jako ohromný displej, který nám předvádí úžasné obrazy a uchvacující děj, ale když se podíváme hodně zblízka, tak uvidíme jenom jeden pixel displeje vedle druhého.

Hogan navrhl hypotézu holografického šumu (holographic noise), podle které by kvanta prostoru měla vyvolávat všudypřítomný a velmi slabý, ale přesto zachytitelný šum. Právě tohle je účel experimentu Holometer – zachytit tento holografický šum, přízračné chvění nespočtu nesmírně nicotných kvant časoprostotu, pokud ovšem existují.

Atmosféra Fermilabu. Kredit: WMGoBuffs / Wikimedia Commons.

Když Holometer loni v létě ve Fermilabu spustili, tak se všem zatajil dech. Uplynul více než rok, experiment Holometer podle všeho poctivě pracoval a měřil, a teď tu máme čerstvé výsledky. A Hogana to očividně moc nepotěšilo. Podle dostupných informací Holometer Hoganovu teorii holografické šumu velmi spolehlivě vyvrátil. Jak se zdá, vesmír nefunguje jako nezměrný 2D displej podle původních Hoganových představ, a víme to se slušnou statistickou spolehlivostí. Když si vědec vyvrátí milovanou teorii svým vlastním experimentem, je to hodně hořká pilulka. Ale taková už věda bývá.

V srdci experimentu Holometer. Kredit: Fermilab

Rok intenzivní práce sice vyšel vniveč, pokud jde o nehynoucí slávu, a Nobelova cena se pro tentokrát rozplynula, Craig Hogan je ale podle všeho kovaným vědcem, kterého jen tak něco nezlomí. Hned se nechal slyšet, že to byla prostě jenom jedna z teorií, a že jeho tým experimentu Holometer ve skutečnosti prokázal, že jsme schopni studovat časoprostor ve velice jemném prostorovém rozlišení. Zásadním sdělením pro Hogana je, že pokud chvění kvant prostoru existuje, tak je mnohem slabší nebo se kvanta hýbou jinak, než jak by je Holometer mohl detekovat. Podle Hogana to není konec nýbrž začátek, a že díky malému týmu, jehož většinu tvořili studenti, teď máme k dispozici technologii, se kterou lze studovat úžasné věci. Holometer se přesností prý téměř vyrovná experimentu na chytání gravitačních vln LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

Co dál? Podle Hogana bude tým experimentu Holometer pracovat dál. Co ostatně jiného s takovým přístrojem? Budou sbírat další data, analyzovat je a publikovat další studie. Hogan to nevzdává a vytváří nový model holografické struktury vesmíru, který by nebyl v rozporu s pozorovanými daty tohoto unikátního experimentu. Stále je ve hře mnoho. Jak před rokem ke spuštění experimentu Holometer prohlásil Pavel Bakala z Ústavu fyziky Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě, důsledky případné zrnitosti prostoročasu by byly pro astrofyziku vysokých energií a celou kosmologii velmi významné. Holografický princip sice utrpěl závažnou porážku, zatím ale není úplně ze hry. Vše nasvědčuje tomu, že si Hogan a spol. s experimentem Holometer užijí ještě spoustu zábavy. 


Video:  The Holometer: A Fermilab Experiment


Literatura
arXiv:1512.01216, Wikipedia (Holographic principle)