Ilmuwan Amerika, dengan menggunakan alat matematika, menggambarkan ketidakhomogenan radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik yang muncul segera setelah alam semesta berasal. Para penulis percaya bahwa hasil mereka mengkonfirmasi kebenaran hipotesis Big Bounce, yang menurutnya kemunculan alam semesta kita adalah hasil dari disintegrasi beberapa alam semesta "sebelumnya". Hasilnya dipublikasikan di jurnal Physical Review Letters.
Sementara teori relativitas umum Einstein menjelaskan berbagai fenomena astrofisika dan kosmologis, beberapa sifat alam semesta tetap menjadi misteri. Secara khusus, ia tidak dapat menjelaskan distribusi galaksi dan materi gelap yang tidak merata di ruang angkasa.
Sejak 1980-an, peneliti Penn State University telah mengembangkan paradigma kosmologis berdasarkan konsep loop quantum gravity. Paradigma ini, yang disebut loop quantum cosmology, mendeskripsikan semua struktur besar modern di alam semesta sebagai fluktuasi kuantum ruang-waktu yang terjadi pada saat kelahiran dunia.
Menurut teori Big Bang yang diterima secara umum, semuanya dimulai dengan singularitas - keadaan di mana semua materi dan energi dikompresi menjadi satu titik. Kemudian, dalam sepersekian detik, selama periode yang disebut inflasi, ruang angkasa membengkak dengan proporsi yang sangat besar. Tetapi teori Big Bang tidak menjelaskan apa yang terjadi sebelum singularitas, sehingga keadaan ini tidak dapat dijelaskan dalam istilah hukum fisika dan matematika.
Para ilmuwan di Pennsylvania State University memegang hipotesis alternatif Big Bounce, yang menyatakan bahwa alam semesta yang mengembang saat ini muncul dari massa superkompresi alam semesta pada fase sebelumnya. Untuk menjelaskan keadaan ini, mereka menggunakan alat matematika universal yang menggabungkan mekanika kuantum dan teori relativitas.
Penulis menelusuri asal mula struktur Semesta hingga ke ketidakhomogenan terkecil yang tercatat dengan latar belakang gelombang mikro peninggalan radiasi kosmik, yang dipancarkan ketika alam semesta baru berusia 380 ribu tahun.
Tetapi radiasi ini sendiri memiliki tiga anomali misterius yang sulit dijelaskan menggunakan fisika klasik. Penyimpangan ini begitu serius sehingga banyak fisikawan mulai berbicara tentang krisis kosmologi.
Dalam sebuah studi baru, para ilmuwan berpendapat bahwa, dari perspektif kosmologi kuantum loop, mendeskripsikan inflasi menghilangkan dua anomali utama dalam distribusi CMB.
Video promosi:
“Dengan menggunakan kuantum loop cosmology, kami secara alami menyelesaikan dua anomali ini, menghindari potensi krisis,” kata rekan penulis Donghui Jeong, profesor di Departemen Astronomi dan Astrofisika, dalam siaran pers universitas. "Kehadiran anomali ini menunjukkan bahwa kita hidup di alam semesta yang luar biasa."
Para penulis percaya bahwa ketidakhomogenan CMB adalah hasil dari fluktuasi kuantum yang tak terhindarkan di alam semesta awal. Selama fase percepatan ekspansi - inflasi - fluktuasi yang awalnya kecil ini ditarik oleh gravitasi, yang tercermin dalam ketidakteraturan yang diamati.
"Paradigma inflasi standar, berdasarkan relativitas umum, memandang ruangwaktu sebagai kontinum yang mulus," kata penulis pertama makalah tersebut, Profesor Abhay Ashtekar, direktur Pennsylvania Institute of Gravity and Space. - Kain kemeja juga terlihat seperti permukaan dua dimensi, tetapi setelah diperiksa lebih dekat Anda dapat melihat bahwa kain tersebut ditenun dari benang satu dimensi yang padat. Dengan cara yang sama, benang kuantum dijalin ke dalam jalinan ruang-waktu. Dengan adanya untaian ini, loop quantum cosmology memungkinkan kita melampaui kontinum yang dijelaskan oleh relativitas umum."
Para ilmuwan berharap misi satelit baru seperti LiteBIRD dan Cosmic Origins Explorer, yang bertujuan untuk mendeteksi jejak gelombang gravitasi primer dengan latar belakang CMB, akan mengkonfirmasi temuan mereka.
