Fisikawan Harvard, Qumran Wafa, adalah salah satu pendukung teori string terkuat. Tetapi musim panas ini, ahli teori string lain mengecam proposal terbarunya, yang dapat mendiskreditkan ide-ide mereka berdasarkan asumsi selama satu dekade bahwa energi gelap itu konstan (konstan). Karya Wafa menyiratkan bahwa makna energi gelap sedang berubah. Energi gelap yang berubah-ubah adalah konsekuensi dari upaya Wafa dan kolaboratornya untuk menerapkan teori string ke alam semesta seperti kita, di mana ruang hampa itu sendiri memiliki beberapa energi yang melekat.
Jika hipotesisnya (dan teori string itu sendiri) benar, energi gelap, zat misterius ini, yang menyumbang lebih dari 70% dari total massa dan energi alam semesta dan yang mempercepat pemuaiannya, akan menjadi gaya perubahan. Tetapi energi gelap yang persisten telah lama menjadi dasar bagi banyak ide dalam teori string - jadi paradoks bahwa energi gelap yang berubah-ubahlah yang dapat membawa kesuksesan teori tersebut.
Energi gelap dan teori string
“Untuk pertama kalinya, kami dapat mempelajari sesuatu dari teori string yang dapat diukur,” kata ilmuwan Timm Wreiss dari Institute for Theoretical Physics di Vienna University of Technology di Austria. "Tapi saya tidak tahu apakah ini benar-benar akan terjadi atau tidak."
Mari kita mulai dari awal: kita hidup di alam semesta yang sepertinya mengikuti aturan. Pada skala terbesar, benda besar mengikuti aturan relativitas umum, berinteraksi satu sama lain melalui gaya gravitasi. Pada skala terkecil, partikel subatom mengikuti aturan mekanika kuantum dan teori medan kuantum, berinteraksi melalui medan gaya yang memanifestasikan dirinya sebagai partikel pembawa gaya. Tetapi matematika tidak bertambah ketika Anda mencoba menjelaskan relativitas umum sebagai perpanjangan besar dari teori medan kuantum. Sebuah teori yang lebih besar, teori string, mencoba menggabungkan relativitas umum dengan mekanika kuantum, dan di dalamnya, setiap partikel diwakili oleh string kecil, yang getarannya di ruang yang lebih multidimensi menyandikan sifat-sifat yang diamati para ilmuwan.
Namun, teori tidak sepenuhnya akurat. Alih-alih, ini adalah fondasi matematika yang menyeluruh, kerangka kerja yang darinya ilmuwan dapat memperoleh teori tentang alam semesta kita, serta sejumlah besar alam semesta lain yang diizinkan. Ahli teori string berharap alam semesta kita adalah salah satu dari kemungkinan itu. Yang lain percaya bahwa teori string pada dasarnya salah, tapi bukan itu intinya sekarang.
Teori string harus menjelaskan alam semesta seperti milik kita dalam setiap aspek agar dianggap benar. Alam semesta kita, tampaknya, terdiri dari 4% materi (substansi yang kita lihat), 25% materi gelap misterius, dan sisanya, seperti yang ditunjukkan oleh pengamatan pada tahun 1988, jatuh pada "energi gelap". Ahli teori string telah bekerja di bawah asumsi bahwa kekuatan energi gelap tidak berubah, dan teori mereka telah berkembang. Tetapi Wafa dan rekan penulisnya menyarankan dalam sebuah makalah musim panas ini bahwa agar ada sesuai dengan aturan teori string, alam semesta kita harus memiliki medan energi gelap yang nilainya menurun.
Video promosi:
Jika nilai energi gelap berubah, hal ini penting bagi mereka yang teorinya mengandalkan asumsi bahwa energi gelap itu konstan. “Mungkin kita perlu kembali ke dasar,” kata Wreiss. Itu juga akan mengubah pemahaman tentang evolusi alam semesta - baik di masa lalu maupun di masa depan.
Hipotesis Wafa awalnya cukup kuat dan menyebabkan "kegembiraan luar biasa," kata Wreiss. Ini berfungsi sebagai ajakan untuk bertindak bagi para ahli teori string yang merasa kerangka itu terancam. Beberapa segera mengatakan itu tidak masuk akal - fisikawan Stanford Eva Silverstein memberi tahu Quanta bahwa asumsi itu didasarkan pada asumsi lain, dan analisisnya "sangat dipertanyakan." Yang lain menggunakan dokumen ini sebagai kesempatan untuk memverifikasi bahwa teori mereka memang dapat menggambarkan alam semesta seperti kita.
Wreiss dan yang lainnya mengkritik karya Wafa dan kelompoknya, dan pendapat mereka diterbitkan dalam Physical Review D. Karya Wreiss menemukan bahwa beberapa dugaan sifat alam semesta kita, khususnya yang terkait dengan medan Higgs boson, pada dasarnya bertentangan dengan beberapa asumsi matematika. Misalnya, asumsi awal adalah bahwa perilaku medan fisik yang mengatur energi gelap berasal dari fungsi matematika tanpa titik tertinggi dan titik terendah, sebuah garis pada grafik tanpa puncak atau titik terendah. Vreiss menemukan bahwa adanya medan gaya yang terkait dengan Higgs boson membutuhkan puncak dalam fungsi ini.
Namun karya Vreiss tidak mengesampingkan gagasan Wafa - Wafa hanya menyempurnakan asumsi tersebut sehingga akan lebih baik diterapkan pada alam semesta tempat kita tinggal. Ada karya serupa lainnya, dan Wafa setuju dengan klarifikasinya.
Yang benar-benar menarik adalah bahwa kita akan segera mengetahui apakah karya Wafa menawarkan prediksi teori string yang telah diuji secara eksperimental. Ini akan menjadi konsekuensi pertama yang dapat dibuktikan dari teori string. Beberapa eksperimen dapat menguji apakah energi gelap berubah seiring waktu atau tetap konstan, dan mungkin melakukannya selama beberapa tahun ke depan.
Jadi, apakah pergeseran paradigma membayangi cakrawala? “Kebanyakan ilmuwan tidak akan mengatakan hipotesis ini benar atau salah,” kata Wreiss. Wafa sendiri yakin bahwa ia bisa saja salah, dan ini juga berbicara tentang pentingnya teori string. "Tapi apakah Wafa benar?" Kata Vreiss. "Itu akan menjadi hal terbesar dalam teori string untuk membuat prediksi yang terukur."
Ilya Khel
