Teori String Bertemu Loop Quantum Gravity

Delapan dekade telah berlalu sejak fisikawan menyadari teori mekanika quantum dan teori gravitasi tidak cocok, dan teka-teki penggabungan keduanya belum juga terpecahkan. Dalam beberapa dekade terakhir, para peneliti mengejar persoalan ini dalam dua program terpisah—teori string dan loop quantum gravity—yang umumnya dianggap tidak serasi oleh praktisinya. Tapi sekarang beberapa ilmuwan berargumen, penggabungan kekuatan adalah jalan ke depan.

Bertaruh Pada Masa Depan Gravitasi Quantum

Sudah 80 tahun fisikawan mencari teori gravitasi quantum. Kendati graviton secara individual terlalu lemah untuk dideteksi, mayoritas fisikawan percaya partikel-partikel tersebut menjelajahi alam quantum berbondong-bondong, dan perilaku mereka secara kolektif melahirkan gaya gravitasi makroskopis, sebagaimana cahaya adalah efek makrokopis partikel-partikel bernama foton. Tapi setiap teori perilaku partikel gravitasi berhadapan dengan masalah yang sama: ketika diperiksa lebih cermat, itu tidak masuk akal secara matematis.

Memahami Dimensi

Adakah suatu alasan mengapa saya tidak bisa terus beranjak ke dimensi lebih tinggi? Apa yang begitu istimewa dengan angka tiga sampai kita harus berhenti di situ? Jawabannya adalah, tentu saja, kita hidup di alam semesta yang mempunyai tiga dimensi ruang; kita mempunyai kebebasan untuk bergerak ke depan/ke belakang, ke kiri/ke kanan, dan ke atas/ke bawah, tapi mustahil bagi kita untuk menunjuk ke arah baru yang siku-siku terhadap tiga arah lain tersebut. Dalam matematika, ketiga arah ke mana kita bebas bergerak ini disebut saling tegak lurus, bahasa matematikawan untuk ‘siku-siku terhadap satu sama lain’.

Keterjeratan Quantum Dorong Anak Panah Waktu

Tapi yang membuat bingung bergenerasi-generasi fisikawan, anak panah waktu seolah bukan muncul dari hukum fisika dasar, yang bekerja ke waktu depan maupun ke waktu belakang. Menurut hukum-hukum ini, jika seseorang tahu jalur semua partikel di alam semesta dan membalik jalur-jalur tersebut, energi akan berkumpul alih-alih berpencar: kopi hangat akan spontan memanas, bangunan akan bangkit dari puingnya, dan cahaya mentari menyelinap kembali ke asalnya.

Anak Panah Waktu yang (Hampir) Dapat Dibalik

Orang mungkin menduga bahwa fakta sefundamental eksistensi anak panah waktu tertanam dalam hukum fundamental fisika. Padahal tidak demikian. Jika Anda bisa merekam peristiwa-peristiwa subatomik, Anda akan dapati versi waktu mundur terlihat betul-betul masuk akal. Atau, lebih tepatnya: hukum fundamental fisika—hingga beberapa pengecualian esoterik kecil, sebagaimana akan kita kupas—tampak dipatuhi, entah kita ikuti aliran waktu ke depan atau ke belakang. Dalam hukum fundamental, anak panah waktu bersifat reversibel (dapat dibalik).

Teori Baru Untuk Jelaskan Massa Higgs

Tiga fisikawan yang berkolaborasi di San Fransisco Bay Area selama setahun ini telah menemukan solusi baru atas misteri yang mengepung bidang mereka lebih dari 30 tahun. Teka-teki besar ini, yang mendorong banyak eksperimen di pembentur-pembentur partikel yang kian bertenaga dan melahirkan hipotesis multiverse kontroversial, setara dengan pertanyaan anak cerdas kelas empat SD: Bagaimana bisa sebuah magnet mengangkat penjepit kertas dari tarikan gravitasi keseluruhan planet?

Untuk Hindari Multiverse, Fisikawan Usulkan Kesimetrian Skala

Walau galaksi terlihat lebih besar dari atom, dan gajah terlihat lebih berat dari semut, beberapa fisikawan mulai curiga bahwa perbedaaan ukuran adalah ilusi. Jangan-jangan deskripsi fundamental alam semesta tidak mencakup konsep “massa” dan “panjang”; berarti di intinya, alam tak punya rasa akan skala (sense of scale).

Bukti Multiverse Dari Tubrukan Antar Semesta

Mulanya Peiris skeptis. “Sebagai pengamat saya berpikir, teori apapun, betapapun menarik dan anggun, sangat tidak sempurna jika ia tidak punya konsekuensi yang dapat diuji,” ungkapnya. Tapi Johnson meyakinkannya, mungkin ada cara untuk menguji konsep ini. Jika alam semesta yang kita huni pernah bertubrukan dengan alam semesta lain di masa lampau, tabrakan itu akan meninggalkan jejak pada gelombang mikro kosmik latar (CMB), pijaran susulan redup dari Big Bang. Dan jika fisikawan mampu mendeteksi tanda tersebut, itu akan menyediakan jendela menuju multiverse.

‘Persoalan Ukuran’ Multiverse

Jika fisika modern dianggap benar, semestinya kita tak berada di sini. Dosis energi amat kecil yang merembesi ruang hampa, yang pada tingkat lebih tinggi dapat merobek-robek kosmos, adalah satu triliun triliun triliun triliun triliun triliun triliun triliun triliun triliun kali lebih kecil dari prediksi teori. Dan massa kerdil boson Higgs, yang kekecilan relatifnya memungkinkan terbentuknya struktur-struktur besar semisal galaksi dan manusia, kurang-lebih 100 kuadtriliun kali lebih rendah dari ekspektasi. Penaikan [besaran] konstanta-konstanta ini sedikit saja akan mengakibatkan alam semesta tidak dapat dihuni.