Carl Hogan, physicien au Laboratoire Fermilab, basé sur le détecteur d'ondes gravitationnelles GEO 600, propose que notre univers 3D puisse être un hologramme

En 2008, l'astrophysicien des particules Carl Hogan, qui travaille chez Fermilab, a fait sensation avec une proposition étonnante: l'univers 3D dans lequel nous pensons vivre n'est rien de plus qu'un hologramme. Maintenant, il construit l'horloge la plus précise de tous les temps pour mesurer, directement, si notre réalité est une illusion.

L'idée selon laquelle l'espace-temps peut ne pas être parfaitement lisse - à l'instar d'une image numérique qui montre un pixel croissant au fur et à mesure de son augmentation - a déjà été proposée par Stephen Hawking et d'autres. Une preuve possible de ce modèle est apparue l'année dernière dans un «bruit» inexplicable qui afflige l'expérience GEO600 en Allemagne, qui recherche les ondes gravitationnelles des trous noirs. Pour Hogan, ce bruit indique que l’expérience a atteint la limite inférieure de la résolution des pixels espace-temps.

La physique des trous noirs, dans laquelle l'espace et le temps sont compressés, fournit aux mathématiques une base qui montre que la troisième dimension peut ne pas exister. Dans ce dessin en deux dimensions de l'univers, ce que nous percevons comme une troisième dimension serait en réalité une projection du temps entrelacée avec la profondeur. Si cela est vrai, l'illusion ne peut être maintenue que jusqu'à ce que notre équipement devienne suffisamment sensible pour en trouver les limites

"Vous ne pouvez pas percevoir parce que rien ne va plus vite que la lumière", a déclaré Hogan. "Cette vision holographique est à quoi ressemblerait l'univers si l'on était sur un photon."

Tout le monde n'est pas d'accord avec cette idée. Ses fondements sont constitués de mathématiques au lieu de données pures, comme il est d'usage en physique théorique. Et même si un univers holographique pouvait répondre à de nombreuses questions sur la physique des trous noirs et d’autres paradoxes, il est en conflit avec la géométrie classique, qui exige un univers aux chemins continus et lisses dans l’espace-temps.

"C'est pourquoi nous voulons construire une machine qui donne la mesure la plus sensible jamais faite de l'espace-temps lui-même", a déclaré Hogan. 'C'est l'holomètre.' En 2008, l'astrophysicien des particules Carl Hogan, qui travaille chez Fermilab, a fait sensation avec une proposition étonnante: l'univers 3D dans lequel nous pensons vivre n'est rien de plus qu'un hologramme. Maintenant, il construit l'horloge la plus précise de tous les temps pour mesurer, directement, si notre réalité est une illusion.

"C'est pourquoi nous voulons construire une machine qui donne la mesure la plus sensible jamais faite de l'espace-temps lui-même", a déclaré Hogan. 'C'est l'holomètre.'

Le nom «holomètre» a d'abord été utilisé pour un appareil de mesure créé au XVIIe siècle, un «instrument permettant de prendre toutes les mesures, sur Terre comme dans les cieux». Hogan a estimé que cela correspond bien à la mission de son "interféromètre holographique", actuellement en cours de développement dans le plus grand laboratoire laser du Laboratoire Fermi.

Dans un interféromètre classique, mis au point à la fin des années 1800, un faisceau laser sous vide frappe un miroir appelé séparateur de faisceau, qui le divise en deux. Les deux faisceaux se déplacent à des angles différents le long de deux tubes à vide avant de frapper des miroirs à leur extrémité et de rebondir vers le diviseur.

Alors que la lumière dans le vide se déplace à une vitesse constante, les deux faisceaux doivent revenir au miroir exactement au même moment, leurs ondes étant synchronisées pour remodeler un faisceau unique. Toute vibration perturbatrice modifiera très légèrement la fréquence des ondes sur la distance parcourue. De retour au diviseur, ils ne sont plus synchronisés.

Dans l'holomètre, cette perte de synchronisation est vue comme une agitation ou une vibration qui représente des mouvements dans l'espace-temps lui-même, comme le bruit blanc de la radio qui arrive sur une très petite bande passante.

Fermilab construit la montre la plus précise de tous les temps pour mesurer, directement, si notre réalité est une illusion.

La précision de l'holomètre signifie qu'il n'est pas nécessaire qu'il soit grand; 40 mètres de long, un centième seulement de la taille des interféromètres actuellement utilisés pour mesurer les ondes gravitationnelles à partir de trous noirs et de supernovae. Bien que les fréquences de l'espace-temps qu'il mesure soient si rapides, il devra être plus précis dans des intervalles de temps très courts, soit sept ordres de grandeur plus précis que n'importe quelle horloge. Atomique existant.

«Les chocs spatio-temporels se produisent des millions de fois par seconde, mille fois plus que l'oreille ne peut entendre, explique Aaron Chou, physicien expérimental au Fermilab dont le laboratoire développe des prototypes de l'holomètre. La matière n'aime pas bouger à cette vitesse. Vous pouvez écouter les fréquences gravitationnelles avec des écouteurs.

L'astuce principale, explique Chou, est de montrer que les vibrations ne proviennent pas de l'instrument. Utilisant une technologie similaire à celle des casques d’écoute qui suppriment les bruits, les capteurs externes de l’instrument détectent les vibrations et agitent le miroir à la même fréquence pour les annuler. Les chercheurs proposent que toute agitation plus fréquente sera la preuve de la diffusion de l'espace-temps.

Le faisceau laser du détecteur d'ondes gravitationnelles GEO 600 ne peut être vu qu'avec un appareil spécial.

Avec de longs bras sur l'holomètre, nous augmentons l'incertitude de l'espace-temps, a déclaré Chou. L'équipe de Hogan a tellement aimé l'idée de l'holomètre qu'elle a décidé d'en construire deux. Situés les uns au dessus des autres, les instruments peuvent confirmer les mesures mutuellement.

Ce mois-ci, après avoir réussi à construire un prototype d'un bras de 40 mètres, ils vont souder les pièces du premier bras d'aspiration. Hogan espère pouvoir commencer à enregistrer des données l'année prochaine. Les personnes qui tentent de façonner la réalité n'ont pas de données, mais beaucoup de belles mathématiques, dit Hogan . J'espère que cela leur a donné quelque chose à travailler.