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Hogan's Holometer

Astrophysiker Craig Hogan glaubt mit seinem "Holometer" herausfinden zu können, ob wir in einer holographischen Illusion leben. Wenn unser Universum ein Hologramm sein sollte, dann würde die Realität - ähnlich wie bei einem digitalen Foto -  immer substanzloser, je weiter man in sie hinein zoomt. Und das ist es, was Hogan zu beweisen versucht.
Das Projekt wird HIER in englischer Sprache vorgestellt. Weil nicht jeder so gut englisch kann, habe ich diesen Artikel ins Deutsche übersetzt.


 
Hogan's Holometer: Testet die Hypothese eines holographischen Universums

von Sara Reardon, übersetzt von Kay Thomas

Craig Hogan, Teilchen-Astrophysiker bei Fermilab, stellte bereits 2008 die irrsinnige Behauptung auf, unser dreidimensionales Universum, in welchem wir zu leben scheinen, ist nichts weiter als ein Hologramm.
Jetzt ist er dabei, die genaueste Uhr aller Zeiten zu bauen, um direkt messen zu können, ob unsere Realität eine Illusion ist.

Die Idee, die Raumzeit sei nicht völlig geschmeidig - etwa wie ein digitales Bild, dass zunehmend pixelig wird, je mehr man es vergrößert - hatten Stephen Hawking und andere bereits vorher schon. Ein möglicher Beweis für dieses Modell tauchte letztes Jahr (2009) auf: Ein unerklärliches "Geräusch", welches das GEO600-Experiment in Deutschland störte. Dieses Experiment sucht nach Gravitationswellen von schwarzen Löchern.
Geht es nach Hogan, so ist das GEO600-Experiment über die kleinstmögliche Auflösung unserer Raumzeit gestolpert.

Die Physik über schwarze Löcher, in welchen die Zeit und Raum komprimiert werden, liefert die Grundlage einer Mathematik, die zeigt, dass die dritte Dimension überhaupt nicht existiert.
Das zweidimensionale Cartoon unseres Universums, welches wir als dreidimensional wahrnehmen, wäre nur eine Projektion von Zeit verflochten mit räumlicher Tiefe. Wenn das wahr ist, dann kann diese Illusion nur solange aufrecht erhalten werden, bis das Equipment so empfindlich wird, um ihre Grenzen zu finden.

"Sie können es nicht erkennen, weil nichts schneller ist als das Licht," sagt Hogan. "Diese Sicht über das holographische Universum wäre die, als wenn Sie auf einem Photon sitzen würden und das Universum betrachten."

Nicht jeder stimmt dieser Idee zu. Ihre Grundlage basiert mehr auf Mathematik als auf harte Tatsachen, wie in der theoretischen Physik so üblich. Und obwohl ein holographisches Universum viele Fragen über die Eigenschaften schwarzer Löcher und anderer Paradoxien beantworten würde, es stünde in Konflikt mit der klassischen Geometrie, welche ein Universum mit geschmeidigen, kontinuierlichen Wegen durch Raum und Zeit verlangt.

"Also möchten wir eine Maschine bauen, welche die empfindlichste Messung der Raumzeit vornimmt, die je gemacht wurde," sagt Hogan. "Das ist der Holometer."

Der Name "Holometer" wurde erstmals für ein Vermessungsgerät im 17. Jahrhundert verwendet. Einem "Instrument, mit welchem man alle Messungen tätigen kann, sowohl auf Erden wie im Himmel." Hogan spürte, dass das zu seinem Vorhaben passen würde, dem holographischen Interferometer, der gerade im Fermilabs größtem Laser-Labor entwickelt wird.

Bei einem klassischen Interferometer, erstmals Ende des 18. Jahrhunderts entwickelt, trifft ein Laser in einem Vakuum auf einen Spiegel, genannt "Beamsplitter" = Strahlteiler, welcher den Laserstrahl teilt. Jeder dieser beiden Laserstrahlen wird nun je in eine andere Richtung durch je ein Vakuumrohr geleitet, trifft dann am Ende auf je einen Spiegel und wird wieder zurück zum Beamsplitter reflektiert.

Weil die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum konstant ist, sollten die beiden Laserstrahlen exakt zur selben Zeit wieder beim Spiegel zurück sein. Ihre beiden Wellenlängen müssten absolut synchron sein und wieder einen Strahl formen. Jede störende, wenn auch noch so geringe Vibration auf ihrer Reise durch die Röhren würde die Frequenz der Wellen verändern. Wenn die beiden Laserstrahlen wieder zurück sind, sie wären nicht mehr synchron.

In einem Holometer zeigt sich dieser Verlust der Synchronität wie ein Zittern oder Vibrieren, das Bibbern der Raumzeit selbst. Wie die Unschärfe eines Radiosignals wegen zu geringer Signalstärke.

Die Präzision des Holometers bedeutet nicht, dass er auch so groß sein muss. Mit 40 Metern ist er gerade 100 mal kleiner als die aktuellen Interferometer, mit welchen man Gravitationswellen von schwarzen Löchern und Super Novas misst. Doch weil die Raumzeit-Frequenzen, die er messen soll, so schnell sind, wird er in diesen Zeitintervallen sehr viel präziser sein. Er wird um etwa sieben Größenordnungen genauer sein, als jede Atomuhr, die existiert.

"Das Zittern der Raumzeit geschieht etwa 1 Mio. mal pro Sekunde. 1000 mal kann Ihr Ohr das hören." sagt Aaron Chou, Experimentalphysiker am Fermilab, dessen Labor Prototypen des Holometers entwickelt hatte. "Materie mag es nicht, mit dieser Geschwindigkeit zu vibrieren. Sie könnten den Gravitationswellen mit Ihren Kopfhörern zuhören."

Der ganze Trick ist es nun, sagt Chou, zu beweisen, dass diese Vibrationen nicht vom Instrument stammen. Wie die technische Geräuschunterdrückung bei Kopfhörern zur Anwendung kommt, so registrieren Sensoren außerhalb des Instruments Vibrationen und übertragen diese an die Spiegel um diese auszulöschen. Jede übrige Unsicherheit in der hohen Frequenz, so die Forscher, sei der Beweis für die Verschwommenheit der Raumzeit.

"Mit den langen Armen des Holometers vergrößern wir die Unschärfe der Raumzeit." sagte Chou.

Hogans Team fand die Idee des Holometers so gut, dass sie sich entschieden gleich zwei zu bauen. Ein Holometer auf dem anderen gebaut kann so die Messung des anderen bestätigen. Diesen Monat (November 2010) gelang es ihnen einen 1-Meter Prototyp des 40 Meter Arms zu fertigen. Nun schweißen sie die ersten Teile der Vakuum-Arme zusammen.

Hogan erwartet, dass der Holometer im nächsten Jahr (2011) die ersten Daten liefern wird.

"Leute, die versuchen, die Realität zu verschnüren, haben nur schöne Mathematik, aber keine Daten." sagt Hogan. "Die Hoffnung ist nun die, dass das hier etwas liefern wird, womit sie arbeiten können."

 

- In einem weiteren Artikel über dieses Experiment findet man die Information, dass der Holometer fertig gebaut wurde und in Betrieb gegangen ist. Erste Ergebnisse werden im Frühjahr 2015 erwartet.
- Fermilab teilte am 03.12.12 den Stand der Dinge mit.

- Das Fermilab hat auch eine Facebook-Fanseite.

 

Hogan's Holometer

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