Akankah alam semesta mengembang selamanya, atau akankah pada akhirnya berubah menjadi setitik kecil?
Sebuah artikel yang diterbitkan pada bulan Juni menunjukkan bahwa ekspansi tanpa batas tidak mungkin dilakukan, dan ini sangat mengkhawatirkan seluruh komunitas fisika.
"Orang bereaksi sangat emosional karena jika ditemukan dan dibuktikan, itu akan mengesankan," kata Timm Vraze, fisikawan di Universitas Teknologi Wina.
Sekarang, Vraze dan rekan-rekannya telah menerbitkan studi terpisah yang mengimbangi artikel sebelumnya. Artinya, teori alam semesta yang terus mengembang masih belum bisa dikesampingkan.
Energi gelap dan perluasan ruang
Alam Semesta kita dipenuhi dengan kekuatan tak terlihat yang sangat besar yang tampaknya menentang gravitasi. Fisikawan menyebut gaya ini energi gelap. Diyakini bahwa dialah yang terus menerus "mendorong" alam semesta kita ke luar, memprovokasi perluasan.
Tetapi pada bulan Juni, sekelompok fisikawan menerbitkan sebuah makalah yang mengklaim bahwa energi gelap berubah seiring waktu. Ini berarti bahwa alam semesta tidak akan mengembang selamanya, tetapi pada akhirnya akan runtuh ke ukuran sebelum Big Bang.
Video promosi:
Hampir seketika, fisikawan menemukan kelemahan teori: beberapa kelompok independen kemudian menerbitkan makalah yang mengusulkan koreksi terhadap hipotesis. Makalah yang diterbitkan 2 Oktober di jurnal Physical Review D, mengatakan bahwa seperti yang ada, hipotesis asli tidak dapat dibenarkan karena tidak dapat menjelaskan keberadaan Higgs boson, yang kita ketahui dari Large Hadron Collider ada. Namun demikian, menurut Vraze, yang ikut menulis artikel ini, dengan beberapa penyesuaian teoretis, hipotesis tentang alam semesta yang runtuh mungkin masih dapat diterima.
Bagaimana kami menjelaskan segala sesuatu yang pernah ada?
Teori string, kadang-kadang disebut teori segalanya, adalah model yang elegan secara matematis tetapi secara eksperimental belum terbukti untuk menggabungkan teori relativitas Einstein dengan mekanika kuantum. Teori string mengasumsikan bahwa semua partikel yang menyusun alam semesta sebenarnya bukanlah titik, melainkan string satu dimensi yang bergetar. Perbedaan getaran ini memungkinkan kita untuk melihat satu partikel sebagai foton dan partikel lainnya sebagai elektron.
Namun, agar teori string menjadi penjelasan yang layak untuk alam semesta, ia harus menyertakan energi gelap.
Menurut Vraze, Anda dapat membayangkan energi gelap sebagai bola di antara pegunungan dan lembah, yang merepresentasikan jumlah energi potensial. Jika bola berada di atas gunung, mungkin tidak bergerak, tetapi mungkin menggelinding karena gangguan sekecil apa pun, sehingga tidak stabil. Jika bola berada di lembah, ia tidak bergerak, berenergi rendah, dan berada di alam semesta yang stabil, karena dorongan yang kuat akan membuatnya terguling kembali.
Para ahli teori yang mengerjakan teori string telah lama berasumsi bahwa energi gelap itu konstan dan tidak berubah di alam semesta. Dengan kata lain, bola berada di lembah-lembah di antara pegunungan, tidak menggelinding dari puncak gunung dan tidak berubah seiring waktu.
Tetapi hipotesis yang diajukan pada bulan Juni menunjukkan bahwa agar teori string berfungsi, lanskap tidak boleh memiliki pegunungan atau lembah di atas permukaan laut. (Dalam konsep ini, alam semesta kita berada di atas permukaan laut, yang merupakan metafora untuk titik di mana energi gelap mulai memperluas alam semesta atau mengontraknya.)
Sebaliknya, medannya memiliki sedikit kemiringan dan "bola energi gelap" berguling ke bawah. "Saat menggelinding, energi gelap semakin sedikit," kata Vraze. "Ketinggian bola sesuai dengan jumlah energi gelap di alam semesta kita."
Dalam teori ini, energi gelap pada akhirnya bisa "meluncur" ke bawah permukaan laut dan mulai menarik alam semesta kembali ke ukuran sebelum Big Bang.
Tapi ada satu masalah.
Puncak gunung yang tidak stabil tersebut telah terbukti ada karena Higgs boson ada, kata Wraze. Dan telah dibuktikan secara eksperimental bahwa partikel Higgs dapat eksis di puncak gunung ini ("alam semesta tidak stabil") dan dapat diganggu dengan sedikit sentuhan.
Kesulitan dengan stabilitas alam semesta
Kamrun Wafa, yang bekerja pada teori string di Harvard dan penulis senior hipotesis Juni, menegaskan bahwa, memang, hipotesis asli memiliki "kesulitan dengan alam semesta yang tidak stabil". Dan artikel selanjutnya telah mencerminkan masalah ini.
Namun, menurut Vraze, bahkan jika hipotesisnya direvisi, "kita tetap tidak akan berada di alam semesta yang stabil - sebaliknya, segala sesuatu yang lain akan berubah." Menurut versi revisi, puncak gunung bisa ada, tetapi lembah yang stabil tidak bisa (bayangkan bentuk pelana kuda). Bola pada akhirnya akan mulai menggelinding dan energi gelap akan berubah seiring waktu.
Tetapi jika hipotesisnya salah, maka energi gelap bisa konstan, kita akan duduk di lembah di antara dua gunung, dan alam semesta akan terus berkembang.
Dia berharap dalam 10-15 tahun ke depan, satelit yang mengukur perluasan alam semesta dengan lebih akurat akan membantu kita memahami apakah energi gelap itu konstan atau berubah. Wafa setuju: "Ini adalah periode yang menarik dalam kosmologi dan mudah-mudahan dalam beberapa tahun mendatang kita akan melihat bukti eksperimental perubahan energi gelap di alam semesta kita."
