Energi Gelap Bisa Mengintai di Ruang Angkasa

Energi Gelap Bisa Mengintai di Ruang Angkasa - Sebuah studi baru dapat membantu mengungkapkan sifat energi gelap, zat misterius yang mendorong alam semesta untuk berkembang ke luar. Energi gelap dapat muncul dari fluktuasi dalam ketiadaan ruang kosong, sebuah hipotesis baru menunjukkan.

Gagasan itu, pada gilirannya, juga bisa menjelaskan mengapa konstanta kosmologis, konstanta matematika yang disimpulkan Albert Einstein namun terkenal disebut "kesalahan terbesar dalam hidupnya," mengambil nilainya.

Studi baru tersebut mengusulkan bahwa ekspansi didorong oleh fluktuasi energi yang dibawa oleh ruang hampa udara, atau wilayah yang tidak memiliki materi. Fluktuasi tersebut membuat tekanan yang memaksa ruang angkasa untuk berkembang, membuat materi dan energi menjadi kurang padat seperti zaman semesta, kata rekan penulis studi Qingdi Wang, seorang mahasiswa doktoral di University of British Columbia (UBC) di Kanada.

Mempercepat alam semesta

Ilmuwan menyebut kekuatan yang mendorong alam semesta untuk memperluas konstanta kosmologis (meski bukan "kekuatan" dalam pengertian yang ketat). Konstanta ini adalah densitas energi dari ruang itu sendiri. Jika lebih besar dari nol, maka persamaan relativitas Einstein, yang menggambarkan struktur ruang-waktu, menyiratkan alam semesta yang meluas. Pada akhir 1990-an, pengukuran supernova jauh menunjukkan bahwa alam semesta semakin cepat, tidak hanya berkembang. Ahli kosmologi menyebut energi yang mendorong akselerasi energi gelap. Apapun energi gelapnya, ia merosot lebih lambat daripada materi atau materi gelap, dan tidak mengelompokkan cara yang salah satu dari mereka melakukannya di bawah pengaruh gravitasi.

Akselerasi ini menjadi pertengkaran besar bagi fisikawan, karena bertentangan dengan prediksi teori medan kuantum, kerangka teoritis yang menggambarkan interaksi partikel subatom terkecil. Teori medan kuantum memprediksi energi vakum yang begitu besar sehingga alam semesta seharusnya tidak ada sama sekali, kata Lucas Lombriser, rekan postdoctoral di Royal Observatory, Edinburgh, di Skotlandia, yang tidak terlibat dalam studi baru ini. Perbedaan ini disebut masalah konstanta kosmologis "lama", dan fisikawan umumnya berpikir bahwa begitu fisika baru ditemukan, konstanta kosmologis akan hilang; Perluasan akan dijelaskan dengan cara lain.

Namun, ketika ilmuwan menemukan percepatan ekspansi, muncul masalah baru. Menurut perhitungan teoritis, konstanta kosmologis harus berukuran 50 sampai 120 lipat lebih besar dari pada, dengan tingkat ekspansi yang sangat besar, kata Lombriser.

Intinya, kepadatan energi alam semesta (berapa banyak energi yang ada per satuan volume) harus sangat besar, dan jelas tidak.

Fluktuasi di ruang kosong

Pekerjaan baru tidak hanya membahas tentang energi gelap apa tapi mengapa tingkat ekspansi universal memiliki nilai yang dimilikinya.

"Semua orang ingin tahu energi gelap apa," kata Wang pada Live Science. "Saya mempertimbangkan kembali pertanyaan ini dengan lebih hati-hati," dari perspektif kepadatan energi semesta.

Wang dan rekan-rekannya menganggap bahwa teori lapangan kuantum modern benar mengenai kepadatan energi yang sangat besar, namun fluktuasi vakum, atau pergerakan ruang kosong, sangat besar pada skala kecil, mendekati apa yang disebut dengan panjang Planck, atau 1,62 × 10 ^ minus 35 meter. Itu sangat kecil sehingga proton 100 juta trilyun kali lebih besar.

"Setiap titik di ruang angkasa akan melalui ekspansi dan kontraksi," katanya. "Tapi tampilannya mulus seperti meja terlihat mulus dari tempat yang jauh."

Fluktuasi vakum, dalam formulasi Wang, seperti anak-anak yang sedang berayun memompa kaki mereka. Meskipun tidak ada yang mendorong mereka, mereka berhasil memberi energi ekstra pada ayunan, membuat ayunan naik lebih tinggi daripada yang seharusnya. Fenomena ini disebut resonansi parametrik, yang pada dasarnya berarti beberapa bagian sistem - ekspansi dan kontraksi, atau ayunan kaki anak - berubah seiring berjalannya waktu. Dalam kasus ini, kepadatan sebagian kecil alam semesta berubah, kata Wang.

Karena fluktuasi adalah sedikit dari alam semesta yang meluas dan berkontraksi, resonansi mungil ini bertambah pada skala kosmologis, katanya. Jadi alam semesta mengembang. (Ekspansi dan kontraksi ruang tidak melanggar undang-undang konservasi, karena ruang itu sendiri sedang melakukan perluasan).

Sebagai hasil dari pendekatan Wang, tidak perlu ada bidang baru, seperti beberapa model energi gelap. Sebaliknya perluasan alam semesta kira-kira sama seperti yang sudah diprediksi oleh teori medan kuantum.

Pengamatan dibutuhkan

Sementara ide Wang bagus, itu tidak berarti itu adalah akhir dari cerita, kata Lombriser. Pertanyaannya adalah apakah pengamatan alam semesta membawa teori ini keluar, katanya.

"Sejauh ini, mereka dapat berargumentasi bahwa kontribusi vakum ada di rata-rata yang tepat untuk apa yang diamati (yang jika dipegang, sudah sukses besar)," kata Lombriser dalam sebuah email. "Mereka belum membuat prediksi yang akurat untuk nilai yang teramati, tapi ini adalah sesuatu yang ingin mereka selidiki lebih lanjut dalam pekerjaan masa depan mereka."

Fisikawan lainnya lebih skeptis.

"Pada skala energi tinggi ini, relativitas umum klasik tidak akan berjalan lama, tapi itulah yang mereka gunakan. Jadi, aproksimasi mereka menarik, tapi tidak dibenarkan dengan benar, karena dalam batas ini, seseorang harus menggunakan gravitasi kuantum (gravitasi kuantum) Sebuah teori yang tidak kita miliki), "Sabine Hossenfelder, seorang peneliti di Frankfurt Institute for Advanced Studies di Jerman, mengatakan kepada Live Science melalui email.

"Makalah ini hanyalah langkah awal dalam prosesnya," kata rekan penulis studi William Unruh, seorang fisikawan di UBC. "Tapi saya pikir jalan itu layak dikejar, karena hasil kami sugestif."

Demikian penjelasan mengenai Energi Gelap Bisa Mengintai di Ruang Angkasa. Semoga artikel ini bermanfaat.