Wednesday, December 7, 2011
Realitas tiga dimensi anda mungkin sebenarnya tidak ada. Sebaliknya, Anda dan segala sesuatu di sekitar Anda mungkin ada sebagai sebuah hologram yang diproyeksikan dari suatu realitas 2D.
Memang benar, anda melihat tiga dimensi, tapi begitu pula tombak yang datang hampir menusuk anda pada film aksi 3D. Berada di dalam hologram, daripada melihat itu seperti yang Anda lakukan layar film, bisa menyamarkan keberadaan hologram itu. Seolah-olah, sekali di bioskop, Anda tidak dapat menghapus kacamata 3D untuk melihat apa yang nyata dan apa yang tidak.
 |
| Kenyataan 3D |
Sekarang tim fisikawan dari Fermilab berpikir mereka telah menemukan cara untuk mendapatkan pandangan yang benar dari alam semesta. Percobaan mereka -holometer- akan menggunakan sebagian besar off-rak-bagian untuk membuat pengukuran paling sensitif di dunia dari waktu perjalanan sinar laser. Apa yang mereka inginkan adalah fluktuasi kecil dalam intensitas berkas yang disebabkan oleh keberadaan di sebuah ruang hologram. Hasil penelitian ini dapat menghancurkan pandangan dunia kita.
Sketsa sebuah interferometer Michelson tunggal sederhana. Sinar laser hati-hati disiapkan perjalanan ke beam splitter, yang mencerminkan sekitar setengah cahaya ke cermin di ujung satu lengan dan mengirimkan sisanya ke cermin di lengan kedua. Cahaya dari kedua cermin memantul kembali kepada pemecah berkas, di mana setengah dan setengah lagi tercermin ditransmisikan. Sebuah dioda mengukur intensitas cahaya total gabungan dari dua lengan, yang memberikan ukuran yang sangat sensitif dari perbedaan posisi pemecah berkas dalam dua arah.
Sebuah alam semesta holografik
 |
| Interferometer Michelson |
| Sketsa sebuah interferometer Michelson tunggal sederhana. Sinar laser hati-hati disiapkan perjalanan ke beam splitter, yang mencerminkan sekitar setengah cahaya ke cermin di ujung satu lengan dan mengirimkan sisanya ke cermin di lengan kedua. Cahaya dari kedua cermin memantul kembali kepada pemecah berkas, di mana setengah dan setengah lagi tercermin ditransmisikan. Sebuah dioda mengukur intensitas cahaya total gabungan dari dua lengan, yang memberikan ukuran yang sangat sensitif dari perbedaan posisi pemecah berkas dalam dua arah. |
Hogan digunakan percobaan gelombang gravitasi, seperti LIGO, sebagai model untuk percobaan baru, sekarang sedang dibangun di Fermilab. LIGO menggunakan laser untuk mencari energi gelombang gravitasi-mengalir melalui alam semesta dari raksasa, bencana alam yang jauh, seperti tabrakan dan merger lubang hitam. Untuk holometer, tim Hogan menyusut mesin dan disetel percobaan baru untuk melihat frekuensi yang lebih tinggi di mana mereka akan mengharapkan alam semesta untuk mengungkapkan sifat holografik tersebut.
Anda sehari-hari pengalaman dalam dunia 3D yang terasa mungkin membuat Anda berpikir bahwa alam semesta holografik fiksi ilmiah murni. Tapi indera manusia tidak selalu dapat diandalkan: Anda merasa seolah-olah Anda sedang berdiri masih meskipun Anda, dan Bumi, zoom mengelilingi matahari sekitar 67.000 mil per jam.
Dalam sebuah alam semesta holografik, semua informasi yang menggambarkan volume ruang tertentu akan berada pada batas-batas 2D. Sebuah melihat dari dekat pada batas akan mengungkapkan detail tidak lebih kecil dari paket individu informasi, seperti dot-seperti pixel dari foto yang muncul ketika Anda zoom in Tapi dengan jarak meningkat dari sumber informasi, titik-titik akan muncul untuk berbaur ke satu sama lain untuk membuat gambar halus dan, akhirnya, gambar 3D. Pikirkan alam semesta sebagai poster Magic Eye, dengan titik-titik segudang pada permukaan 2D yang berubah menjadi gambar 3D jika Anda melihat hanya dalam cara yang benar.
"Holometer ini dirancang untuk mencari jenis tertentu yang mendasari blurriness dalam realitas," kata Hogan, seorang co-pemimpin percobaan.
Tidak ada kesepakatan di antara ahli teori untuk bagaimana dunia 3D jelas muncul dari dunia 2D yang mendasari, namun percobaan seperti holometer dapat memberikan bukti konkret tentang bagaimana dunia cocok bersama.
Keberadaan alam semesta sebagai hologram, bukan sebagai dunia 3D, akan sinyal batas pada jumlah informasi bahwa alam semesta dapat berisi, membatasi untuk dua dimensi. Dan, karena string teori dapat menempatkan sejumlah dimensi yang berbeda-hingga 11 dalam beberapa model-batas pada jumlah informasi yang tersedia di alam semesta dapat mempengaruhi pemahaman fisikawan 'model teori string tertentu.
"Jika teori holografik benar, ada bandwidth maksimum dengan kenyataan," kata Hogan. "Itu berarti adalah mungkin pada prinsipnya untuk mempelajari segala sesuatu tentang fisika alam semesta."
Holometer yang dibangun di Fermilab akan mencakup dua interferometer dalam tabung baja 6 inchi terevakuasi sekitar 40 meter. Sistem optik (tidak ditampilkan di sini) di masing-masing sinar laser "mendaur ulang" untuk membuat gelombang, laser yang sangat stabil intens dengan beberapa kilowatt daya laser untuk memaksimalkan ketepatan pengukuran. Output dari dua dioda yang berkorelasi untuk mengukur jitter holografik dari berbagi dua mesin ruang-waktu. Holometer akan mengukur jitter sekecil beberapa sepermilyar meter.
 |
| Holometer |
Pengujian realitas
Inti dari holometer merupakan alat yang disebut interferometer, dua dari mereka akan beroperasi secara bersamaan dalam percobaan. Masing-masing berisi sepasang 40-meter panjang tabung di sudut kanan satu sama lain. Fisikawan akan menguji apakah alam semesta adalah dua atau tiga dimensi dengan mengirimkan sinar laser ke sudut di mana tabung bertemu. Ada, cermin setengah perak khusus (atau "beam splitter") membagi cahaya dan mengirimkan setengah dari itu di masing-masing tabung. Cahaya mencerminkan kembali pada akhir tabung masing-masing dan kembali ke sudut.
Sebuah pengukuran intensitas cahaya (atau "campur tangan") dikombinasikan memungkinkan perbandingan ultra-tepat dari posisi cermin beam splitter di dua arah spasial. Jika tidak ada efek hologram, sinar laser perjalanan melalui tabung harus tinggal di sync; fluktuasi utama dalam intensitas cahaya adalah dari partikel kuantum dari sinar laser itu sendiri. Jika alam semesta holografik, sebuah fluktuasi tambahan dalam cahaya yang terdeteksi akan muncul karena sifat kuantum ruang-waktu. Bagian holografik dari fluktuasi harus hampir sama untuk dua interferometer benar-benar terpisah, asalkan mereka segera berdekatan dan karenanya menempati hampir sama ruang-waktu. Sebuah fluktuasi cahaya akan menunjuk karakteristik blurriness holografik alam semesta 2D.
Bukti alam semesta, 2D hologram akan menjadi tanda pertama bahwa mekanika kuantum, yang menggambarkan perilaku semua massa dan energi, juga berlaku untuk perilaku ruang dan waktu. Hal ini juga akan menyediakan ahli fisika dengan cara untuk memasukkan ke dalam mekanika kuantum gravitasi, langkah kunci dalam pengujian teori penyatuan kekuatan. Menjawab pertanyaan "Apakah semua pasukan alam menjadi salah satu?" Adalah tujuan utama dari abad ke-21 fisika partikel.
Memutuskan antara mekanika kuantum dan gravitasi merupakan batu sandungan bagi fisikawan mencoba untuk memahami sifat dari energi gelap. Fisikawan percaya bahwa energi gelap bertanggung jawab untuk mendorong alam semesta terpisah, namun bukti hanya sejauh berasal dari pengamatan skala besar kosmik. Karena holometer akan menyelidiki hubungan antara massa-energi dan ruang-waktu, itu bisa membantu fisikawan lebih memahami fisika energi gelap.
Holometer harus mulai mengumpulkan data pada tahun 2012 dan dapat menunjukkan hasil dalam dua hari atau dua tahun, tergantung pada fine-tuning diperlukan. Terlepas dari apakah bukti dari keberadaan hologram terwujud, percobaan akan mengembangkan teknologi laser untuk eksperimen baru materi gelap dan membantu menguji kebisingan latar belakang potensial untuk generasi berikutnya eksperimen mencari gelombang gravitasi.
Sementara Hogan, teori, adalah taruhan di alam semesta holografik, peneliti mengambil lebih turun-ke-bumi sikap. "Setiap hari saya berubah pikiran," kata seorang ilmuawan Fermilab, Chris Stoughton. "Dan bagaimana saya memastikannya? tidak ada jalan lain selain membuat sebuah pengukuran"
