Mittwoch, 27. August 2014

Experiment am Fermilab untersucht, ob wir in einem 2D-Hologramm leben


Im Innern des Holometers sollen Laser die Theorie unter andere, testen, ob unser Universum ein zweidimensionales Hologramm ist. | Copyright: Fermilab

Batavia (USA) - Mit dem sogenannten "Holometer", einem hochempfindlichen  Laserinterferometer am Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), dem Forschungszentrum für Teilchenphysik des US-Energieministeriums, haben Wissenschaftler mit einem Experiment begonnen, in dem unter anderem überprüft werden soll, ob wir in einem Hologramm leben.

"Genau wie eine Figur in einer Fernsehsendung keine Ahnung davon hat, dass ihre vermeintlich dreidimensionale Welt nur auf einem zweidimensionalen Bildschirm existiert, so wären auch wir ahnungslos, wenn unserer dreidimensionaler Raum nur eine Illusion wäre", erläutern die Forscher um Craig Hogan, Direktor des Center for Particle Astrophysics am Fermilab die Grundlage des Experiments.


Betrachtet man einen TV-Bildschirm aus direkter Nähe, so werden die einzelnen Pixel deutlich. Hierbei handelt es sich um kleine Datenpunkte, die - aus einiger Entfernung betrachtet - ein vermeintlich nahtloses Bild ergeben.


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Einige Wissenschaftler vermuten nun, dass auch die Informationen unseres Universums auf ähnliche Art und Weise komprimiert werden und dass die "natürliche" Pixelgröße allerdings 10 Trillionen Trillionen mal kleiner ist als ein Atom - ein Entfernungswert, der als sogenannte Planck-Einheiten bezeichnet wird.


"Wir wollen herausfinden, ob unsere Raum-Zeit (also die Struktur unseres Universums) ein Quanten-System wie Materie ist", so Hogan, auf den diese Theorie des "Holographic Noise" (Holografisches Rauschen) zurückgeht. "Wenn wir in unserem Experiment etwas sehen, so wird das alle Ideen und Vorstellungen ändern, die wir Menschen uns seit Jahrtausenden über den Raum gemacht haben."


Die Quanten-Theorie legt nahe, dass es unmöglich ist, die exakte Position und die exakte Geschwindigkeit von subatomaren Teilchen zu kennen. "Sollte der Raum aus 2D-Bits (Informationseinheiten) mit eingeschränkter Information über den genauen Ort von Objekten bestehen, so würde auch der Raum selbst den gleichen Ungenauigkeit-Prinzipien unterliegen", erläutert der Forscher. "Genau so, wie Materie in Form sogenannter Quantenwellen weiterhin 'wackelt', selbst dann, wenn sie auf den absoluten Nullpunkt abgekühlt wird, so sollte auch dieser digitalisierte Raum selbst im niedrigsten Energiezustand in sich selbst vibrieren."


Grundsätzlich untersucht das Experiment also die Grenzen der Fähigkeit unseres Universums, Informationen zu speichern. Das Instrument, mit dem diese Grenzen untersucht werden sollen, der sogenannte Holometer oder auch holografische Interferometer, ist das empfindlichste Instrument, das je zum Messen von Quantenschwankungen des Raums konstruiert wurde.


Vom gesuchten "holografische Rauschen" erwarten die Wissenschaftler, dass es auf allen Frequenzen zu finden sein wird. Deswegen ist es für die Forscher eine besondere Herausforderung, Vibrationen aus anderen Quellen herauszufiltern - und genau auf das Ausfiltern dieser Störungen ist das Holometer-Experiment ausgelegt.


"Wenn wir nun also ein derartiges 'Rauschen' finden, das wir nicht anders erklären können, so werden wir wahrscheinlich etwas fundamentales über unsere Natur entdecken - ein Rauschen, das spezifisch für die Raum-Zeit ist", erklärt der leitende Fermi-Physiker Aaron Chou. "Das ist ein faszinierender Moment für die Physik. Ein positives Ergebnis würde gänzlich neue Wege aufzeigen, wie die das Konzept und die Funktion des Raumes verstehen."


Erste Ergebnisse erwarten die Fermilab-Wissenschaftler in etwa einem Jahr.


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Quelle: fnal.gov
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