Nullius In Verba
  • Holomètre du Fermilab : pour savoir si notre Univers est oui ou non un hologramme

    Posté le 25 décembre 2014

    Holometre-01

    C’est le 26 août dernier que le “Holometer” a commencé à collecter des données qui nous permettront peut-être de savoir ce qu’est l’Espace, ce qu’est ce qu’on appelle souvent le “tissu de l’Espace-Temps”.

    Le “Holometer” (Holographic Interferometer) du Fermilab est une machine conçue pour étudier les propriétés de l’Espace-Temps à des échelles extrêmement petites. Le but précis est de mesurer l’agitation quantique de l’Espace.

    L’idée testée via cet holomètre (interféromètre holographique) est que notre Univers à 3 dimensions serait en fait une projection [un hologramme] d’une réalité à 2 dimensions. Si on pouvait observer l’Espace avec un grossissement extrême on pourrait peut-être voir les plus petits éléments qui le constituent (les quanta de l’Espace-temps) comme on peut voir les pixels de l’écran d’un smartphone en s’approchant suffisamment près. Les “pixels” de l’Univers devraient se trouver à l’échelle de Planck : 1,6 x10-35 mètres.

    “Nous voulons savoir si l’Espace-Temps est un système quantique tout comme l’est la matière” explique Craig Hogan, directeur du Center for Particle Astrophysics du Fermilab et auteur de la théorie du bruit holographique.

    Cette expérience, également connue sous le nom de code “Fermilab E-990”, sonde les limites de l’Univers. Le Holometer du Fermilab utilise 2 interféromètres de Michelson placés l’un au dessus de l’autre pour que l’un des instruments puisse confirmer les mesures de l’autre. Chacun envoie un faisceau laser de 1 kW (l’équivalent de 200 000 pointeurs laser) vers un séparateur de faisceaux qui les dirige vers 2 bras perpendiculaires de 40 mètres.La lumière est ensuite renvoyée vers le séparateur de faisceaux où les 2 faisceaux se recombinent, créant des fluctuations de luminosité s’il y a un mouvement. Les chercheurs analysent ces fluctuations pour voir si le séparateur de faisceaux bouge d’une certaine manière, en étant emporté par une fluctuation de l’Espace lui-même.

    La lumière se déplaçant dans le vide à une vitesse constante, les 2 faisceaux doivent revenir exactement au même moment vers le miroir, avec leurs ondes synchronisées pour reformer un seul faisceau. Toute vibration d’interférence modifierait légèrement la fréquence des ondes qui ne seraient donc plus synchronisées lors de leur retour vers le séparateur de faisceaux.

    Holometre-04
    Un scientifique du Fermilab travaille sur les faisceaux laser au coeur de l’expérience E-990. Le Holometer utilise 2 interféromètres lasers jumeaux pour tester si l’Univers est un hologramme.

    Holometre-03
    Le Holometer peut détecter des mouvements d’un milliardième de milliardième de mètre (presque un milliard de fois plus petit qu’un atome) en environ un millionième de seconde.

    Holometre-02
    Le Holometer vu du dessus

    On s’attend à ce que le bruit holographique soit présent sur toutes les fréquences mais le défi des scientifiques est de ne pas le confondre avec d’autres sources de vibrations. Le Holometer teste une fréquence si élevée (des millions de cycles par seconde) que les mouvements de la matière ordinaire ne sont pas susceptibles de causer des problèmes. Le bruit de fond dominant est le plus souvent dû aux ondes radio émises par les appareils électroniques à proximité. L’expérience E-990 a été conçue pour identifier et éliminer le bruit en provenance de ce genre de sources conventionnelles.

    [Un peu comme la technologie de suppression des bruits de fond utilisée sur les casques audio, les capteurs situés à l’extérieur de l’instrument détectent les vibrations et font vibrer les miroirs à la même fréquence pour les annuler]

    Aaron Chou (scientifique en chef et chef de projet du Holometer) explique que si nous trouvons un bruit dont nous ne pouvons pas nous débarrasser c’est que nous avons affaire à quelque chose de fondamental, à un bruit qui est intrinsèque à l’Espace-Temps.

    Si nous arrivons à détecter ce mouvement (appelé “bruit holographique” car il ressemble au flou d’un hologramme) qui provoque des secousses rapides dans la position de tous les objets cela nous aidera à comprendre la nature de la réalité au niveau le plus fondamental.

    Cette expérience, financée par le département de l’énergie des Etats-Unis, est constituée d’une équipe de 21 scientifiques et étudiants du Fermilab, du MIT, de l’Université de Chicago et de l’Université du Michigan.

    Holometre-collaboration

    Fermilab : Aaron Chou, Hank Glass, Craig Hogan, Chris Stoughton, Ray Tomlin
    MIT : Rainer Weiss
    Université de Chicago : Brittany Kamai, Bobby Lanza, Lee McCuller, Stephan Meyer, Jonathan Richardson
    Université du Michigan : H. Richard Gustafson
    Etudiants : Bradford Boonstra, Ben Brubaker, Marcin Burdzy, Evan Hall, Felicity Hills, Ed Izaguirre, Alex Sipple, Emily Thompson, Jennifer Zelenty

    Laisser une réponse