Tempo di testare il tempo

Non è facile studiare il tempo per un rilevatore di onde gravitazionali in Germania.
I poeti hanno creduto a lungo che il passaggio del tempo fosse inevitabile, inesorabile e genericamente malinconico. La meccanica quantica dice che a minimi intervalli la nozione del tempo perde significato. Craig Hogan afferma di poterlo "vedere" nell'inspiegabile disturbo rilevato nelle onde gravitazionali. "Potenzialmente è la questione più trasformante su cui abbia mai lavorato", dice Hogan, direttore del Center for Particle Astrophysics al Fermi National Accelerator Laboratory di Batavia, Illinois. "E' veramente possibile poter accedere sperimentalmente nel minimo intervallo di tempo, che pensavamo irraggiungibile".
Nella visione classica del mondo, lo spazio e il tempo sono omogenei. La scala minima alla quale, secondo la meccanica quantistica, questa omogeinità si rompe, la scala di Planck, può essere derivata da altre quantità, ma non sono ancora state sperimentate e non potrebbero esserlo, data la loro dimensione estremamente ridotta.
Se l'idea di Hogan fosse corretta, il disturbo associato ad esse dovrebbe essere notevole al GEO600, una macchina nata dallo sforzo Britannico e Tedesco, che è in funzione ad Hannover, Germania, per la rilevazione delle onde gravitazionali. Queste onde si pensa che vengano disturbate durante eventi come massiccie collisioni cosmiche di buchi neri e stelle. La conferma dell'idea, che potrebbe arrivare sperimentalmente nel prossimo anno presso il GEO600, sarebbe un grande passo avanti verso una teoria quantistica verificabile della gravità, la tanto desiderata unificazione della meccanica quantica (la fisica del molto piccolo) con la relatività generale (la fisica del molto grande). Hogan sottolinea le sue predizioni in un documento pubblicato il 30 ottobre in Physical Review D.

Hocus pocus

Chiaramente, i teorici sono pieni di idee straordinarie che non si verificano, così i fisici del GEO600 minacciano quella di Hogan con grande dose di scetticismo. "Per me come sperimentatore, tutto questo sembra come magia nera", dice Karsten Danzmann, principale investigatore per il GEO600 e direttore del Max Planck Institute for Gravitational Physics. "Sembra irraggiungibile e artificiale. Però se fosse vero, sarebbe da Premio Nobel".
Hogan dice che il disturbo sarebbe responsabile per circa il 70% di disturbi inspiegati, ma registrati dal GEO600. Danzmann dice che sia "intrigante" che questo disturbo possa essere della giusta magnitudine e forma per spiegare la maggioranza del disturbo "misterioso" ancora non identificato dal suo team da un anno.
Le previsioni sono basate su una visione dello spaziotempo di bassa dimensione: due dimensioni spaziali, più il tempo. Lo spaziotempo sarebbe un piano di onde che viaggiano alla velocità della luce. La variazione fondamentale delle onde, nell'ordine della scala di Planck, potrebbe essere amplificata in grandi sistemi come i rilevatori di onde gravitazionali. La terza dimensione spaziale nel mondo macroscopico sarebbe codificata in informazione contenuta nelle onde bidimensionali. "E' come se,nel mondo reale, vivessimo in un ologramma",dice Hogan. "L'illusione è quasi perfetta. Serve veramente una macchina come il GEO600 per vederla".

Promessa olografica

Secondo Hogan, il disturbo "olografico" si dovrebbe vedere meglio in certi rilevatori, perchè il disturbo verrebbe ottenuto solo nel piano della fabbrica bidimensionale sottostante dello spaziotempo. Il GEO600 è meno sensibile alle onde gravitazionali rispetto ai rilevatori come quello nel LIGO (Laser interferometer Gravitational-Wave Observatory), due simili e grandi rilevatori a forma di L, che si trovano a Washington e in Louisiana. Però Hogan dice che il GEO600 è più sensibile al disturbo olografico, perchè la sua alimentazione è chiusa in un separatore di raggio che amplifica la peculiare qualità trasversale delle increspature.
L'idea di un Universo essenzialmente olografico ha guadagnato spinta nei recenti anni, dato che i teorici delle stringhe hanno trovato modi per spiegare le 10 dimensioni delle loro teorie. Un decennio fa, Juan Maldacena, ora presso l'Istituto per gli Studi Avanzati di Princeton, nel New Jersey, ha avanzato l'idea che molte delle 10 dimensioni possono essere ridotte quando l'informazione viene codificata, come un ologramma, in tre o quattro dimensioni di base. "Le idee della olografia nella teoria delle stringhe sono molto ben accettate", dice Gary Horowitz dell'Università della California, Santa Barbara. Aggiunge, comunque, che le idee di Hogan sulla olografia non usano un punto di partenza convenzionale. "C'è ragione per essere in qualche modo scettici. Non trovo convincenti le motivazioni teoriche."
Però le previsioni di Hogan sono abbastanza specifiche da ottenere l'attenzione dello staff presso il GEO600. Hogan viaggerà ad Hannover per lavorare con gli scienziati del GEO600 come Harald Luck, che guida lo sforzo per raddoppiare la sensibilità della macchina per la fine del 2009. Questo potrebbe significare la diminuizione del disturbo strumentale. Ma se rimanesse la maggioranza del disturbo, allora questo indicherebbe che la causa sia il disturbo olografico, che sarebbe fondamentale e pervaderebbe l' Universo. "Se il disturbo è ancora lì, dovremo essere seri" sulle osservazioni, dice Luck.

References
Hogan, C. J. Phys. Rev. D 78, 087501 (2008).

fonti: link 1 - link 2 - link 3