მაიკელსონით პლანკზე…

 მაიკელსონის ინტერფერომეტრი – მოწყობილობა, რომელიც საკმაოდ მყარად ზის თანამეროვე მეცნიერებისა და ტექნიკის ინსტრუმენტების სიაში. ოდესღაც სწორედ ამ მოწყობილობის საშუალებით გაზომეს სინათლის ტალღების აბსოლუტური სიდიდე და ექსპერიმენტალურად დაამტკიცეს, რომ სინათლის სიჩქარე არ არის დამოკიდებული მისი წყაროს მოძრაობის სიჩქარეზე, რითაც საბოლოოდ გაბათილდა თეორია ”სინათლის მატარებელი ეთერის” შესახებ, რაც ფარდობითობის თეორიის ქვაკუთხედად იქცა.

 ამ ზაფხულს ფერმის სახელობის ნაციონალური ლაბორატორიის ფიზიკოსები მაიკელსონის ორი ერთნაირი ინტერფერომეტრით აპირებენ ექსპერიმენტის ჩატარებას, რითაც ისინი დრო-სივრცის კვანტური ”დანაწევრება, მარცვლოვნობის” დემონსტრირებას შეეცდებიან.

 დანაყოფის შეფასება

 ექსპერიმენტის მონაწილეებს აარონ ჩოუს და ქრეიგ ჰოგანის ხელმძღვანელობით სურთ აღმოაჩინონ ხმაური, რომელსაც ინტერფერომეტრის ნახევრადგამჭვირვალე ფირფიტა იწვევს. როგორც მეცნიერთა უმრავლესობა, ისინიც ვარაუდობენ, რომ სივრცე პლანკურ ზომებამდეა დაკვანტული — 1,6 × 10^–33 სმ(ასეა შეფასებული ეს უმცირესი დანაყოფი), ხოლო დრო — 5,4 × 10^–44 წმ. მასშტაბებში. თუ ეს ასეა, მაშინ დრო-სივრცე ამ მასშტაბებში კვანტურ ფლუქტუაციებს უნდა განიცდიდეს, რომლებიც გამყოფი ფირფიტის ქაოტურ რხევას გამოიწვევენ. სწორედ ამ რხევის დასაფიქსირებლად გამოიყენებენ მაიკელსონის მოწყობილობას. ქრეიგ ჰოგანმა, რომლის თეორიაც ექსპერიმენტის საფუძველია, მათ ჰოლოგრამული ინსტრუმენტები შეარქვა, ან უბრალოდ ჰოლომეტრები(holometer). ჰოგანის გამოთვლებიდან გამომდინარეობს, რომ დრო-სივრცის კვანტური ფლუქტუაციები გამყოფი ფირფიტის ორი პერპენდიკულარული მიმართულებით ზუსტი კოორდინატების განსაზღვრის საშუალებას არ იძლევიან. ასეთი გაზომვების დროს მოუშორებელი განუსაზღვრელობები იჩენენ თავს, ელემენტარული ნაწილაკების ადგილმდებარეობისა და იმპულსის განუსაზღვრელობის ანოლოგიურად.

 მოკრძალებული ექსპერიმენტი

 ასეთი სერიოზული მეცნიერეული გარღვევისთვის ძალიან მოკრძალებული თანხაა გამოყოფილი. არც ექსპერიმენტის ფასი(სულ 2,5 მლნ. დოლარი), არც ინტენფერომეტრების ზომა(მხრის სიგრძით 40 სმ.), არც ლაზერის სიმძლავრე(2 ვტ.) არ იწვევს გაკვირვებას. ცდის მსვლელობისას ჩვეულებრივი ხმაურის მიწის რყევისგან, ელექტრული ხარვეზებისგან, ლაზერის შუქის რხევათა ინტენსიურობისგან და სხვა წყაროებისგან გამოყოფა-გაფილტვრა იქნება საჭირო.

 ცდა ორ ეტაპად ჩატარდება. თავიდან ერთ ინტერფერომეტრს მეორეს თავზე მოათავსებენ, რათა სინათლის კონებმა იმოძრაონ პარალელური გზებით, რომლებიც ვერტიკალურად მცირე ხვრელითაა გაყოფილი. ექსპერიმენტატორები იმედოვნებენ, რომ ამ შემთხვევაში კვანტური ხმაური, რომელსაც ორივე ინსტრუმენტი გაზომავს, ერთმანეთის მსგავსი იქნება. თუ ასეც აღმოჩნდა, ექსპერიმენტის მეორე სტადიაზე ერთ ინტერფერომეტრს 90 ან 180 გრადუსით მოატრიალებენ. ასეთ შემთხვევაში კი ინსტრუმენტებმა ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად შეიძლება იხმაურონ. ცდის დადებითი დასასრული იმის მაჩვენებელი იქნება, რომ აღმოჩენილი მიკროსკოპული ეფექტი დრო-სივრცის კვანტურობითაა განპირობებული.

 კვანტური ხმაურის გაზომვისას

 მაიკელსონის მარტივი სქემა ფიზიკის ყველა სასწავლო სახელმძღვანელოშია წარმოდგენილი.

ორ ღერძზე

 ექსპერიმენტი ჰოლომეტრი ფირფიტა-გამყოფის რხევების რეგისტრირების საშუალებას იძლევა, ერთდროულად ორი პერპენდიკულარული მიმართულებებით. ინტერფერომეტრის გამოყენების გარეშე ასეთი რეგისტრაცია შეუძლებელია.

 მონოქრომატული(ერთი ფერის) სინათლის კონა ნახევრად გამჭვირვალე ფირფიტაზე ეცემა და ორ კოჰერენტულ კონებად იშლება, რომლებიც ურთიერთ პერპენდიკულარული გზებით ორი სარკისაკენ მოძრაობენ. არეკვლის მერე, ისინი ფირფიტას უბრუნდებიან, ერთდებიან, მაფიკუსირებელ ობიექტივში გადიან და მის ფოკალურ სიბრტყეში ინტერფერირებენ, სადაც დეტექტორია დაყენებული, ის კონათა ტალღური ფრონტების ინტენფერენციულ სურათს არეგისტრირებს. თუ გამყოფი ფირფიტა ცდის მსვლელობისას ქაოტურად ვიბრირებს, მაშინ ინტერფერომეტრი ამ ვიბრაციას ხმაურის სახით დაარეგისტრირებს, რომლებიც სინათლეს დაედება.

 ჰოლოგრამის შიგნით

 ოთხმოცდაათიან წლებში გამოთქმული იქნა ჰიპოთეზა, რომელიც ჰოლოგრაფული პრინციპის სახელითაა ცნობილი. ის ამტკიცებს, რომ დრო-სივრცის ჩაკეტილი რეგიონის დაკვანტულობის ხარისხის თავისუფლება განისაზღვრება ინფორმაციით, რომელიც მის შემომსაზღვრელ ზედაპირზეა ჩაწერილი. ეს ზედაპირი ოპტიკური ჰოლოგრამასავით მოქმედებს, რომელიც, არის რა ორ განზომილებიანი, სამ განზომილებიანი გამოსახულების შექმნის საშუალებას იძლევა. ნებისმიერი ასეთი ინფორმაციის მატარებლების როლში პლანკური ზომების ელემენტარული ”პიქსელები” გამოდიან. ჰოგანი თვლის, რომ ჰოლოგრაფული პრინციპი ინფორმაციის რაოდენობას ზღუდავს, რომლის ჩადება დრო-სივრცის გარკვეულ მოცულობაშია შესაძლებელი, ეს შეზღუდვები ურთიერთ ორთოგონალური კოორდინატების გაზომვათა განუსაზღვრელობებში ვლინდება. ამ მოსაზრებებიდან გამომდინარე, ის ახდენს ექსპერიმენტის მიზნის ფორმულირებას, როგორც ”ჰოლოგრაფული ხმაურის” დემონსტარციას. თუმცა, მეცნიერულ სტატიებში ჰოგანი სხვა ტერმონოლოგიას ხმარობს – პლანკის კვანტური გეომეტრიის გამოვლენა.

 ჰოგანი და ჩოუ საქვეყნოდ აღიარებული ფიზიკოს-თეორეტიკოსების მხრიდან მომავალ წინააღმდეგობებს უკვე წააწყდნენ. ჰოლოგრაფული პრინციპის ერთ-ერთი მთავარი მომხრე(და ტერმინის ავტორი), სტენფორდის უნივერსიტეტის პროფესორი, ლეონარდ სასკინდი ექპსერიმენტს უაზროს და უსარგებლოს უწოდებს. კალიფორნიის უნივერსიტეტის პროფესორი ბერკლიდან რაფაელ ბუსო ჟურნალ Science-სთვის მიცემულ ინტერვიუში პირდაპირ აცხადებს, რომ ჰოგანის მიერ ნავარაუდევ განუსაზღვრელობებს კოორდინატთა გაზომვების დროს ჰოლოგრაფულ პრინციპთან საერთო არაფერი აქვთ. ბუსო დარწმუნებულია, რომ ექსპერიმენტი ნულოვანი შედეგით დასრულდება, რასაც, როგორც ის ეჭვობს, ჰოლოგრაფული პრინციპის უსაფუძვლო დისკრედიტირება შეუძლია.

 ” ჰოლომეტრებთან დაკავშირებულ ექსპერიმენტსა და ჰოლოგრაფულ პრინციპს შორის კავშირი ბოლომდე ერთმნიშვნელოვანი არ არის, თუმცა ის არსებობს. ამ ექსპერიმენტით თვითონ პრინციპის მართებულობის შემოწმება არ მოხდება, ასე რომ ნულოვანი შედეგი მას ზიანს არ მიაყენებს”- განმარტავს ჰოგანი. გაზომვები შემოდგომაზე დაიწყება, თუმცა მგრძნობელობის საჭირო დონეზე გასვლას თვეები დასჭირდება, ასე რომ პირველი შედეგები 2014 წლამდე არ იქნება(ჰოლოგრაფული პრინციპი).