Een Amerikaans experiment heeft nog geen sporen kunnen vinden van een ‘korrelige’ ruimtetijd.

We merken er in het dagelijks leven niets van, maar het zou zomaar kunnen dat de ruimtetijd op de kleinste schaal niet glad is, maar korrelig. Zoals je, als je maar ver genoeg op een foto inzoomt, op een gegeven moment de afzonderlijke pixels ziet, zo zouden er ook ‘ruimtetijdpixels’ kunnen zijn. Een Amerikaans experiment, de Holometer, is aan het proberen die pixels te zien – en heeft als eerste resultaat één mogelijkheid van tafel kunnen vegen.

Bekend recept

Het idee van ruimtetijdpixels hangt samen met het gegeven dat er volgens bepaalde natuurkundige theorieën een beperking zit aan de hoeveelheid informatie die een stukje heelal kan bevatten. Dat informatiemaximum kun je vertalen naar een ruimtetijd die is opgebouwd uit een soort bouwsteentjes of pixels die je niet meer verder kunt onderverdelen.

Maar hoe kom je te weten of zulke minuscule pixels echt bestaan? Daar denken de onderzoekers van het Amerikaanse Fermilab een oplossing voor te hebben gevonden: de Holometer. Dit is een combinatie van twee identieke experimenten, met een onderlinge afstand van minder dan een meter. In elk van beide experimenten schijnt een laser op een zogenoemde bundelsplitser, die de helft van het laserlicht rechtdoor laat gaan en de helft weerkaatst onder een hoek van negentig graden. Beide helften gaan door een gang van bijna 40 meter en worden dan door een spiegel teruggestuurd. Vervolgens worden de twee helften weer bij elkaar gevoegd. Mocht dit gecombineerde laserlicht variëren in helderheid, dan kan dat het gevolg zijn van een trilling veroorzaakt door het feit dat de ruimte uit pixels bestaat.

Klinkt het bovenstaande je bekend in de oren? Dat kan, want experimenten die gravitatiegolven proberen te meten, zoals Virgo (zie onze reportage in KIJK 11/2015), gebruiken in grote lijnen hetzelfde recept. Maar waar het daar gaat om kilometers grote opstellingen die zijn bedoeld om effecten voorspeld door Einsteins algemene relativiteitstheorie waar te nemen, richt deze veel bescheidenere versie zich dus op effecten uit de quantummechanica.

Afgeserveerde theorie

Bij de Holometer is het vooral zaak om alle bewegingen die niets van doen hebben met de korreligheid van de ruimtetijd uit te sluiten. Als je al die ruis hebt geëlimineerd, hoop je uiteindelijk een signaal over te houden dat je meer verteld over hoe de ruimtetijd op de kleinste schaal is opgebouwd.

Helaas heeft de eerste Holometer-run, van ongeveer een jaar, zo’n signaal nog niet opgeleverd. Daarmee is één ‘pixeltheorie’ onderuit gehaald; een bedenksel van natuurkundige Craig Hogan. Saillant detail: Hogan is zelf leidinggevende bij Fermilab én een van de auteurs van het Holometer-artikel waarin zijn eigen theorie wordt afgeserveerd.

Niet dat Hogan daar al te zuur over is. Hij stelt in een persbericht van Fermilab dat er nog veel meer theorieën zijn die een gepixelde ruimtetijd voorschrijven, en is vooral blij met het feit dat er nu een experiment is dat die theorieën op de pijnbank kan leggen.

Bronnen: ArXiv.org (ingediend bij Physical Review Letters), Fermi National Accelerator Laboratory via Phys.org

Beeld: Fermilab