Hem sağduyumuz hem de fizik yasaları, uzayın ve zamanın süreklilik özelliği taşıdığını varsayar. FermiLab'da bulunan Holometre adlı deney, bu varsayımı sorguluyor. Atomik düzeyde, örneğin enerjinin sürekli değil kesikli olduğunu, küçük ve ayrık miktarlarda artıp azaldığını, yani bir diğer deyişle "kuantumlanmış" olduğunu biliyoruz. İşte Holometre uzay-zamanın kendisinin de bu şekilde olup olmadığını sınamak için kuruldu.

Eğer uzay-zaman süreklilik özelliğine sahip değilse, tıpkı dijital bir imaj gibi pikselli bir yapıda demektir. Bir yıllık veri alma sürecinin ardından geçtiğimiz günlerde bulgularını yayımlayan Holometre ekibi, yüksek düzeyde istatistiksel doğrulukla "piksellerden oluşan evren" kuramlarından birinin olasılık dışı olduğunu açıkladı.

Bir dijital görüntüyü yeterince büyütürseniz, onun pürüzsüz bir bütünlüğünün olmadığını, tek tek piksellerin biraraya gelmiş olduğunu görürsünüz. Bir görüntü ancak ve ancak piksel sayısının izin verdiği kadar veri depolayabilir. Eğer evren de benzer biçimde parçalı bir yapıda ise uzay-zamanın içerebileceği bilgi miktarının da bir sınırı var demektir.

Holometre'nin sınamak istediği ana kuram Prof. Craig Hogan tarafından ortaya atılmıştı. Yapılan veri analizlerine bakılırsa, Holometre söz konusu bu uzay-zaman modelinin öngördüğü miktarda bağlaşık holografik gürültü (İng. correlated holographic noise), yani kuantum seyirmeleri (İng. quantum jitter) algılayabilmiş değil. Fakat Hogan'ın vurguladığı gibi, bu mevcut kuramlardan sadece bir tanesi. Ayrıca Holometre ile bu bilim ekibi gösterdi ki, uzay-zaman emsalsiz bir düzeyde derinlemesine incelenebilir. "Bu daha hikayenin başı," diyor Hogan. "Uzay-zamanı incelemek için daha önce varolmayan yepyeni bir yöntem geliştirdik. Şu anda eriştiğimiz duyarlılığa ulaşmamızın mümkün olup olmadığını bile bilmiyorduk."

Holometreye bakan kişinin görebileceği pek birşey yok. Bir dizi lazer ve ayna ile kontrol odası olarak kullanılan bir römorktan ibaret.  Fakat cihazın düşük teknolojili gibi gelen bu görüntüsü, emsali olmayan duyarlılıktaki araçlarını barındırıyor. Bu donanımla, saniyenin milyonda biri kadar süren hareketleri ve bir metrenin milyarda birinin milyarda biri kadar uzaklıkları ölçmek mümkün.

Holometre, birbirlerine yakın konumlandırılmış bir çift lazer interferometre kullanıyor. Zaten ismi de "Holografik Interferometre"nin kısaltması olarak düşünülmüş. Her biri, 40 metre'lik birbirlerine dik iki kola, demet ayırıcıdan 1 kilowatt'lık ışık demetleri gönderiliyor. Ardından ışık, demet ayırıcıya geri yansıyor ve orada iki demet birleşiyor. Eğer hiçbir hareket algılanmazsa, birleşen demetler başlangıçtaki ile aynı oluyor. Fakat eğer parlaklıkta çalkalanma gözlemlenirse, araştırmacılar bu çalkalanmaları çözümleyerek demet ayırıcının belli bir şekilde  hareket edip etmediğine bakıyor ve uzayın kendi seyirmesinden dolayı olup olmadığını saptamaya çalışıyor.

Holometre deneyinin proje yöneticisi Aaron Chou, ekiplerinin LIGO deneyi başka bazı benzer aletlerin tasarlanma çalışmalarını incelediğini, aynı teknolojinin kuantum çalkalanmalarının incelenmesinde kullanılabileceğinin farkına varıldığı andan itibaren lazer interferometre kullanan diğer çalışmaların önemini yitirdiğini belirtiyor. "Bu teknolojiyi daha önce bu şekilde kullanan olmamıştı. Çoğunluğu öğrencilerden oluşan küçücük bir ekip, bütünüyle farklı birşey aramak için neredeyse LIGO'nunki kadar duyarlı bir alet yapılandırdı," diye anlatıyor Chou.

Holometreyi kullanan araştırmacıların tüm hareket kaynaklarını devre dışı bırakması gerekiyor ki, bir çalkalanma algıladıklarında bunu açıklayamayacak durumda olsunlar. Fermilab'dan ekip üyesi Chris Stoughton, veri alma sürecinde devamlı olarak makine üzerinde ayarlamalar yaptıklarını ve giderek daha fazla gürültüden arındırdıklarını söylüyor. "Makineyi bir süreliğine çalıştırıp veri alırsınız, sonra görebildiğiniz tüm çalkalanmalardan kurtulmaya çalışıp, makineyi yeniden çalıştırırsınız. Bizim peşinde olduğumuz görüngünün orijini, protondan milyar kere milyar kat daha küçük ve Holometre aşırı derecede duyarlı," olduğunu sözlerine ekliyor. Eğer Holometre araştırmacıların elimine edemeyeceği holografik gürültüyü algılayacak olsaydı, uzay-zamanın içsel olarak sahip olduğu gürültüyü algılamış olacaklardı. Bu da evrenimizdeki enformasyonun aslında iki boyutlu küçük taneciklerde kodlanmış olduğu anlamına gelebilecekti.

Hogan, kuramını yüksek bir doğruluk düzeyi ile yanlışlayan Holometre'nin uzay-zamanı daha önce hayal bile edilemeyen ölçeklerde inceleyebileceğini belirtiyor.  Ayrıca eğer bu kuantum seyirmeleri mevcut ise bunların ya Holometre'nin algılayabileceğinden daha küçük oldukları ya da şu anki aletin konfigürasyonu ile gözlemleyemeyeceği yönelimlerde hareket ettikleri anlaşılmış oldu. "Bu yeni bir teknoloji ve Holometre alışılmadık bağlaşıklıkların incelenmesi için bu yeni yöntemin ilk örneği. Çalışmamızı yeni icat edilmiş bir mikroskopla alınan ilk görüntüler olarak düşünebiliriz," şeklinde açıklıyor Hogan.

 

---

Kaynak: Symmetry Magazine, "Holometer rules out first theory of space-time correlations"
< http://www.symmetrymagazine.org/article/holometer-rules-out-first-theory-of-space-time-correlations >

Referans Makale: arXiv, "Search for Space-Time Correlations from the Planck Scale with the Fermilab Holometer"
< http://arxiv.org/abs/1512.01216 >

---