Sebagian besar massa di alam semesta kita tidak terlihat. Dan untuk beberapa waktu, fisikawan telah mencoba memahami apa itu massa yang sulit dipahami itu. Jika terdiri dari partikel, harapannya adalah Large Hadron Collider dapat menghasilkan partikel materi gelap, atau teleskop ruang angkasa akan melihat tanda sinar gamma fasih dari tabrakan materi gelap. Sejauh ini belum ada. Dan masalah ini membuat fisikawan teoritis merenungkan ide-ide baru.
Pada 2017, fisikawan teoretis terkenal Lisa Randall mengintip salah satu kemungkinan materi gelap yang paling luar biasa. Hipotetis, tentu saja. Daripada memperlakukan materi gelap sebagai jenis partikel tertentu, dia berasumsi bahwa materi gelap dapat terdiri dari seluruh keluarga partikel yang membentuk bintang gelap, galaksi gelap, planet gelap, dan mungkin kehidupan gelap. Kimiawi alam semesta yang gelap bisa menjadi sekaya dan beragam seperti "kimia biasa" kita sendiri.
Tapi tidak sesederhana itu.
Masalah materi gelap
Semesta kita adalah tempat yang menakjubkan, meskipun tidak bisa dipahami.
Selama beberapa dekade terakhir, kami telah menyadari bahwa 84,5% materi di alam semesta tidak dapat dilihat. Diberikan julukan yang agak canggung "materi gelap", zat ini berada dalam keadaan di mana ia tidak berinteraksi dengan materi "normal". Seperti energi gelap, benda-benda ini "gelap" karena kita tidak memahaminya.
Jika ada bagian dari materi gelap di meja saya sekarang, saya tidak akan pernah mengetahuinya. Sepotong materi gelap pada umumnya, tidak bisa tergeletak di atas meja saya. Itu akan jatuh melalui meja, dan lantai, dan kerak bumi, bergegas menuju gravitasi baik di inti planet kita. Atau itu akan menghilang ke luar angkasa dengan cara yang tidak bisa dipahami. Materi gelap berinteraksi sangat lemah dengan apa pun sehingga bidak ini akan jatuh begitu saja melalui materi biasa seolah-olah tidak ada.
Video promosi:
Dalam skala kecil, manifestasi gravitasi materi gelap dapat diabaikan, tetapi pada jarak kosmologis, keberadaan materi gelap sudah pasti dirasakan - hal ini dapat diamati secara tidak langsung melalui efek gravitasinya pada gugus galaksi dan pengaruhnya terhadap rotasi galaksi. Kami tahu bahwa itu ada, kami tidak melihatnya.
Dan kami tidak tahu apa itu. Kami hanya bisa menebak.
Materi biasa - alias materi baryonic - berinteraksi melalui gaya elektromagnetik, gravitasi, kuat dan lemah. Gaya-gaya ini mentransfer energi dan memberikan struktur pada semua materi. Materi gelap, di sisi lain, biasanya dipandang sebagai awan amorf dari "materi" yang tidak dapat berinteraksi melalui gaya elektromagnetik, lemah atau kuat. Oleh karena itu, materi gelap dianggap "non-baryonic". Materi non-baryonic hanya dapat mengungkapkan keberadaannya secara gravitasi.
Kandidat utama dalam pencarian materi gelap adalah WIMP, partikel masif yang berinteraksi dengan lemah. Seperti yang ditunjukkan oleh nama WIMP, partikel hipotetis ini tidak berinteraksi dengan materi normal - jadi bukan baryonic.
Model kosmologis yang sudah mapan memprediksi bahwa materi gelap - baik itu dalam bentuk WIMP atau "sumbu", misalnya - menganugerahi alam semesta kita dengan struktur dan biasanya secara sederhana disebut "perekat" yang menahan Semesta kita secara keseluruhan.
Saat mengamati rotasi galaksi, astronom Vera Rubin memperhatikan bahwa sebagian besar materi di galaksi tidak dapat diamati. Hanya sebagian kecil yang terlihat - bintang, gas dan debu; sisanya bersembunyi di lingkaran materi gelap yang besar tapi tak terlihat. Sepertinya galaksi materi biasa kita yang terlihat hanyalah tudung pada roda materi gelap yang sangat besar yang melampaui apa yang dapat kita lihat.
Dalam makalah yang baru-baru ini diterbitkan (2013), Randall dan rekan-rekannya menyajikan bentuk materi gelap yang lebih kompleks. Menurut mereka, halo materi gelap galaksi kita tidak hanya terdiri dari satu jenis materi non-barionik bermassa amorf.
“Tampaknya sangat aneh untuk mengasumsikan bahwa semua materi gelap hanya terdiri dari satu jenis partikel,” tulis Randall. "Seorang ilmuwan yang tidak memihak seharusnya tidak membiarkan materi gelap menjadi beragam seperti materi normal kita."
"Dunia bayangan" yang kaya?
Sama seperti alam semesta kita yang terlihat diatur oleh Model Standar fisika - keluarga partikel yang teruji dengan baik (termasuk boson Higgs yang terkenal) dan gaya, dapatkah model yang kaya dan beragam dari partikel materi gelap dan gaya berfungsi dalam lingkaran cahaya galaksi yang gelap?
Penelitian ini mengikuti logika asumsi berbagai macam fisika tak dikenal di sektor gelap alam semesta - sebut saja "alam semesta bayangan" - yang berjalan sejajar dengan milik kita dan memiliki semua kerumitan yang ditawarkan alam semesta kita yang terlihat.
Ahli astrofisika sebelumnya telah menyarankan bahwa "bintang gelap" - bintang yang terbuat dari materi gelap - mungkin ada di alam semesta kuno kita hingga hari ini. Jika demikian, menurut Randall, mungkin "planet gelap" bisa terbentuk. Dan jika ada keluarga partikel materi gelap yang dikendalikan oleh gaya yang dikerahkan di sektor gelap, dapatkah ini mengarah pada kimia yang kompleks? Dan untuk hidup?
Namun, jika kehidupan "gelap" atau "bayangan" ada sejajar dengan alam semesta kita, Anda bisa lupa bahwa kita dapat mendeteksinya.
Kehidupan bayangan akan tetap dalam bayang-bayang
Tampaknya tergoda untuk menggunakan hipotesis ini untuk menjelaskan semua misteri sehari-hari, atau bahkan klaim paranormal, bahwa sains tidak dapat membantah atau mendukung. Bagaimana jika "hantu" atau "cahaya di langit" yang tidak dapat dijelaskan adalah tingkah laku makhluk gelap yang hidup di belakang segalanya?
Meskipun logika ini cocok untuk acara TV atau film, makhluk gelap ini akan hidup di alam semesta bayangan yang sama sekali tidak cocok dengan materi biasa. Partikel dan gaya mereka tidak akan berpengaruh di alam semesta kita. Anda bisa membaca baris-baris ini di atas tunggul pohon di hutan yang gelap, dan Anda tidak akan pernah tahu tentang itu.
Tetapi karena kita hidup berdampingan dengan alam semesta bayangan ini dalam ruang-waktu yang sama - tidak ada dimensi tambahan atau multiverse - hanya satu sinyal yang dapat dikirim.
Gelombang gravitasi baru ditemukan pada 2016, dan deteksi pertama riak-riak ini di ruangwaktu disebabkan oleh tabrakan lubang hitam. Tampaknya sangat mungkin bahwa gelombang gravitasi dapat dideteksi di sektor gelap, tetapi hanya peristiwa kosmik terkuat di sektor gelap yang dapat dideteksi di ujung kabel kita.
Secara keseluruhan, kita hampir pasti tidak akan pernah membuktikan keberadaan makhluk materi gelap yang lucu, tapi Randall menjelaskannya. Saat kita merenungkan sumber materi gelap, kita harus melihat melampaui prasangka kita; sektor gelap bisa menjadi keluarga kompleks partikel materi gelap dan kekuatan yang berada di luar yang dapat kita bayangkan.
Ilya Khel
