Home / Artikel / Teori Gravitasi Kuantum, Mungkinkah?

Teori Gravitasi Kuantum, Mungkinkah?

Teori ledakan dahsyat pertama kali dikemukakan oleh Einstein pada 1920 dalam teori relativitas umum. Semula Einstein menyatakan tidak terjadi sesuatu, kemudian 15 milyar tahun yang silam sebuah bola api pejal meledak dahsyat dan setelah itu, bahan, tenaga, ruang dan waktu mulai hadir. Dengan demikian alam raya yang kita kenal maha luas ini, saat awalnya hanyalah merupakan bahan yang mengisi ruang sangat kecil yang bergolak bercampur dengan zarah mahakecil, yang berbeda dengan yang kita kenal sekarang.

Ketika bola api itu mengembang lalu mendingin, mulailah terbentuk gumpalan-gumpalan, zarah-zarah pokok mulai muncul membentuk atom-atom, awan-awan dan gas yang bergumpalan, lalu pecah menjadi bintang-bintang termasuk matahari kita. Bumi kita sendiri baru terbentuk sekitar 4 milyar tahun yang silam.

Perhitungan fisika telah dapat menggambarkan peristiwa yang terjadi sejak alam raya berusia 10- 35 detik, suatu waktu yang bagi kita sama sekali tidak berarti, namun dalam waktu yang maha singkat itulah segalanya telah berubah sama sekali. Hal tersebut terjadi, karena pada awalnya alam raya ini diliputi oleh radiasi elektromagnet dalam bentuk kuanta-kuanta tenaga kecil yang sekarang dikenal sebagai foton. Foton-foton ini bergerak semakin dahsyat, karena suhunya semakin tinggi. Lalu foton tenaga tinggi itu berubah menjadi zarah benda, sebagaimana kata Einstein bahwa tenaga dan benda hanya berbeda sedikit seperti satu muka mata uang logam dengan muka sebaliknya, yang berkaitan erat dengan persamaan E= mc2, di mana m adalah massa dan c adalah kecepatan cahaya.

Menuruf persamaan di atas, zarah bermassa khusus dapat diciptakan jika kuanta-kuanta radiasi memiliki tenaga paling sedikit mc2. Pada saat tersebut, suhu sedemikian tingginya, dan foton-foton bergerak semakin dahsyat, hingga bertumbukan dan menghasilkan zarah tenaga murni.

Dalam usia maha dekat ke ledakan dahsyat, alam raya yang luasnya milyaran tahun cahaya, saat itu, hanya satu kepal benda maha padat. Para fisikawan meramalkan suhu benda maha padat itu adalah 1028 derajat Celcius. Mereka juga meramalkan foton-foton yang bertumbukan pada suhu tinggi itu akan menghasilkan zarah `X-boson’, yang kemampatannya 1000 bilyun kali foton. Tetapi sampai saat ini para ilmuwan belum berhasil membuktikan X-boson tersebut.

Berbagai Eksperimen
Gambaran tentang alam raya yang bermula dari ledakan dahsyat yang telah diyakini sejak tahun 1925,’ yakni, ketika Edwin P Hubble seorang sarjana dari observatorium Mount Wilson California, menemukan kenyataan bahwa semua galaksi selalu bergerak menjauhi satu dengan yang lainnya, dengan kecepatan 1/3 kecepatan cahaya. Itu berarti, masa silam keadaan alam raya kecil dari keadaan sekarang. Sekarang 10 milyar tahun yang silam galaksi-galaksi keadaannya saling merapat satu sama sama lain. Perkiraan terjadinya ledakan dahsyat didasarkan pada usia galaksi yang rata-rata di atas 10 milyar tahun. Hal itu dibuktikan oleh Martin Ryle, seorang astronom radio di Universitas Cambridge pada tahun 1960. Ia menemukan bahwa lebih banyak radio galaksi pada jarak yang jauh dibandingkan dengan yang dekat. Kelebihan radio galaksi pada jarak jauh itu, menunjukkan bahwa kondisi masa silam berbeda dengan sekarang.

Kemudian pada 1965 fisikawan dari Laboratorium Bell, New Jersey menemukakan radiasi tenaga yang dipancarkan benda pada 3 derajat di atas nol mutlak. Selain itu, ia juga menemukan puing-puing radiasi dari ledakan dahsyat, yaitu latar belakang gelombang makrokosmis.

Saat ini para fisikawan berhasil menciptakan kondisi alam raya tiruan hingga 0,01 detik setelah ledakan dahsyat. Pada waktu itu, alam raya telah mengembang hingga kira-kira sebesar matahari dengan suhu 1014 derajat. Suhu setinggi itu telah dapat ditiru dalam Laboratorium.

Pada 1983, para fisikawan CERN yang dimotori Carlo Rubbia, berusaha menciptakan kondisi tersebut di atas dalam mesin pemercepat, dan berhasil menemukan partikel W dan Z, yaitu partikel-partikel yang lenyap dari alam raya seperseratus detik setelah ledakan dahsyat. Dalam suhu 100 bilyun derajat, alam raya mulai dihuni zarah yang kita kenal sekarang sebagai foton,elektron, positron dan netrino.

Kemudian sekitar satu detik setelah ledakan dahsyat, suhu telah turun hingga 10 milyar derajat dan energi foton sudah terlalu lemah untuk menghasilkan zarah-zarah dengan mudah. Seratus detik kemudian, suhu menjadi semilyar. Suhu tersebut sama dengan suhu yang terdapat pada bintang paling panas. Pada kondisi seperti itu zarah-zarah bergerak perlahan-lahan, proton dan netron berdekatan, diikat oleh daya nuklir kuat dalam atom hingga mereka bergabung membentuk inti helium.

Ketika usia alam raya 10 menit, netron yang menyendiri rusak menjadi proton. Menurut perhitungan fisika setiap satu inti helium terbentuk, sekitar 10 proton tertinggal dan menjadi hidrogen. Kemudian seluruh elektron bertumbukan dengan positron dan menghasilkan foton serta sedikit elektron yang tersisa.

Saat suhu telah turun jauh, inti hidrogen dan helium mulai menangkapi elektron, sehingga menjadi atom-atom yang stabil. Ketika suhu mencapai 3000 derajat foton tidak dapat bergerak dalam garis lurus karena terhalang oleh elektron bebas. Elektron bebas inilah yang menyebabkan gerakan foton zig zag. Pada kondisi itu, alam raya telah mengembang 1000 kali.

Semua kejadian di atas, menggambarkan evolusi alam raya, yang membawa fikiran kita ke arah ketidakterbatasan. Alam raya ini pada awalnya memiliki kemampatan dan suhu tidak terbatas, yang dalam matematika disebut sebagai ketakberhinggaan. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa alam raya ini berawal dari ketidakberhinggaan, yang menurut teori fisika tidak masuk akal. Dampaknya, para ilmuwan menjadi bingung ketika mereka harus memikirkan tentang bagaimana ruang, waktu, benda dan tenaga muncul dari ketakberhinggaan.

Ketakberhinggaan itu sekarang telah diketahui, yaitu terjadi karena teori gravitasi Einstein tidak berlaku dalam ukuran maha kecil seperti dunia atom dan unsur-unsur pokoknya yang berdimensi lebih kecil dari 10-10 meter. Dunia maha kecil ini harus dillhat dengan teori lain bertolak belakang, yaitu teori kuantum.

Dalam perkembangan berikutnya, para, fisikawan berusaha keras menggabungkan teori gravitasi dan teori kuantum yang bertolak belakang itu. Gabungan teori-teori tersebut oleh Jayant Narlikar dan Thanu Padmanabhan, keduanya fisikawan dari India disebut teori gravitasi kuantum. Mereka yakin bahwa teori tersebut dapat diharapkan. (Wakhid Akhidinirwanto)

Sumber: Kedaulatan rakyat, 16 September 1990

Share
%d blogger menyukai ini: