El holómetro, o cómo medir «de qué» está hecho el espacio y el tiempo

Sus inventores dicen, con bastante fundamento, que jamás se ha construido nada tan preciso. El holómetro es una máquina que puede no resultar demasiado llamativa. En realidad es un conjunto de láseres y espejos montados sobre un soporte especial con alguna bobina por allí y un tambor por allá. Pero esta "sencillez" esconde en realidad un aparato capaz de medir cosas que duran una millonésima de segundo y son mil veces más pequeñas que un protón. La cuestión es, ¿qué necesitamos medir que sea tan pequeño y tan rápido, en este universo? La respuesta sí que impresiona: la naturaleza del espacio tiempo en sí misma.

El universo pixelado

Una de las bases de la mecánica cuántica explica que la energía y la materia no son continuas. No. La unidad más pequeña de energía, conocida como "cuanto", y que podemos identificar en los fotones, son paquetes indivisibles y fundamentales de nuestro universo. Asímismo, los átomos sí se pueden dividir hasta alcanzar el nivel de las partículas elementales (los leptones, quarks y bosones), que resultan indivisibles. Pero, ¿y el espacio tiempo? ¿También tiene una unidad indivisible fundamental? Si esto es así, la información del universo, por tanto, está sujeta a una cantidad finita.

Si el espacio tiene una unidad fundamental, estará sujeto a una cantidad finita, como si fueran "píxeles"Pero ¿cómo medimos semejante idea? Para ello, el equipo de Craig Hogan construyó su ya famoso holómetro que consiste, básicamente, en un par de interferómetros láser colocados uno junto al otro y que envían un rayo de un kilovatio a través de una rendija separadora y dos brazos de cuarenta metros cada uno. La luz se refleja, entonces, de vuelta al la rejilla donde los dos rayos se recombinan. Si no hay movimiento alguno, los rayos se unirán en uno como el de partida. Si por el contrario hay algún tipo de fluctuación, se percibirá en el rayo. Estas fluctuaciones son las que se analizan para comprender la naturaleza del espacio (y el tiempo).

El trabajo llevado hasta ahora ha consistido, básicamente, en eliminar el ruido "cuántico", es decir, cualquier artefacto en las mediciones que pudiera estropear los datos, como el ruido de los coches de la calle (a varios cientos de metros) o cualquier señal eléctrica. Y tras un año de investigación el equipo tiene algo entre manos: el experimento con el holómetro parece haber señalado con un nivel muy alto de "significancia". ¿Esto quiere decir que vivimos en un universo "pixelado? Todavía es demasiado pronto para decirlo.

¿Vivimos en un holograma?

Una de las cuestiones más peliagudas de la física a la que nunca me he enfrentado, escribiendo sobre ciencia, es la concepción del universo holográfico. No es un concepto nada sencillo de comprender. Todo comienza en 1993 con Hooft (y un par de años después con Susskid), quien especula sobre la teoría cuántica de la gravedad: ¿y si en realidad toda la información contenida en un cierto espacio puede estar delimitada y contenida en sus "paredes"? Esto significaría que la información tendría una estructura en dos dimensiones.

Hasta el momento el holómetro no ha conseguido concluir ninguna de las hipótesisSi esto se lo aplicamos al universo, podría interpretarse como si fuera un holograma en 2D cuya información está contenida en "sus paredes". Grosso modo, porque ya os digo que no es nada fácil de comprender. Pero en realidad, hasta la fecha, lo único que ha conseguido esta hipótesis es hacerse mucho eco y resolver algunas dudas. La concepción de un universo que en realidad está constituido en dos dimensiones es una cuestión teórica que explicaría algunos de los fenómenos que no podemos comprender mediante los juegos de reglas que conocemos hasta ahora.

En general, los principios holográficos están muy relacionados con el intento de conciliar las hipótesis o teorías que hablan de la gravedad con la física cuántica. Pero el holómetro no ha conseguido todavía concluir nada al respecto de forma tajante. Eso sí, aporta, cada día que pasa, más y más información sobre la naturaleza más íntima del universo. Y es que el experimento sigue en el Fermilab, tratando de desvelar los secretos cuánticos del espacio y el tiempo. Porque, como decíamos, nunca antes había existido un aparato con semejante precisión. Así que habrá que estar atento a sus futuros descubrimientos.