Ketika cahaya putih melewati sebuah prisma, pelangi di ujung lainnya menunjukkan palet warna yang kaya. Para ahli teori dari Fakultas Fisika di Universitas Warsawa telah menunjukkan bahwa dalam model alam semesta yang menggunakan teori gravitasi quantum, pasti juga ada sejenis "pelangi", yang terdiri dari berbagai versi ruang-waktu. Mekanisme ini memprediksi bahwa alih-alih ruangwaktu tunggal dan umum, partikel energi yang berbeda harus mengalami versi yang sedikit diubah darinya.
Kita semua mungkin pernah melihat eksperimen: ketika cahaya putih melewati prisma, ia meluruh menjadi pelangi. Ini karena cahaya putih adalah campuran foton dengan energi berbeda, dan semakin tinggi energi foton, semakin ia dibelokkan oleh prisma. Jadi, kita dapat mengatakan bahwa pelangi muncul karena foton dengan energi yang berbeda melihat prisma yang sama memiliki sifat yang berbeda. Selama bertahun-tahun, para ilmuwan telah menduga bahwa partikel-partikel dengan energi yang berbeda dalam model alam semesta kuantum pada dasarnya merasakan struktur ruangwaktu yang berbeda.
Fisikawan di Warsawa menggunakan model kosmologis yang hanya berisi dua komponen: gravitasi dan satu jenis materi. Dalam kerangka relativitas umum, medan gravitasi dijelaskan oleh deformasi ruang-waktu, sedangkan materi diwakili oleh medan skalar (jenis medan paling sederhana di mana hanya satu nilai yang melekat di setiap titik dalam ruang).
“Ada banyak teori gravitasi kuantum yang bersaing saat ini. Oleh karena itu, kami merumuskan model kami dalam istilah yang paling umum sehingga dapat diterapkan pada istilah mana pun. Beberapa mungkin menyarankan satu jenis medan gravitasi - yang dalam praktiknya berarti ruangwaktu - disarankan oleh satu teori kuantum, yang lain mungkin menyarankan yang lain. Beberapa operator matematika dalam model akan berubah, tetapi bukan sifat fenomena yang terjadi di dalamnya,”kata Andrea Dapor, seorang mahasiswa pascasarjana di Universitas Warsawa.
“Hasil ini luar biasa. Kita mulai dengan dunia geometri kuantum yang kabur, di mana bahkan sulit untuk mengatakan apa itu waktu dan apa itu ruang, tetapi fenomena yang terjadi dalam model kosmologis kita tampaknya terjadi dalam ruang-waktu biasa,”kata mahasiswa pascasarjana lainnya, Mehdi Assaniussi.
Segalanya menjadi lebih menarik ketika fisikawan melihat eksitasi medan skalar yang ditafsirkan sebagai partikel. Perhitungan telah menunjukkan bahwa dalam model ini, partikel yang berbeda dalam hal energi berinteraksi dengan ruang-waktu kuantum dengan cara yang berbeda - seperti foton dengan energi berbeda berinteraksi secara berbeda dengan prisma. Ini berarti bahwa bahkan struktur efektif ruang-waktu klasik dipersepsikan secara berbeda oleh masing-masing partikel, bergantung pada energinya.
Kemunculan pelangi biasa dapat dijelaskan dalam istilah indeks bias, yang besarnya bergantung pada panjang gelombang cahaya. Dalam kasus pelangi ruang-waktu yang serupa, hubungan serupa diusulkan: fungsi beta, ukuran tingkat perbedaan dalam persepsi ruang-waktu klasik oleh partikel yang berbeda. Fungsi ini mencerminkan derajat non-klasikitas ruang-waktu kuantum: dalam kondisi yang mendekati klasik, ia cenderung nol, sedangkan dalam kondisi kuantum yang sesungguhnya ia cenderung bersatu. Sekarang Alam Semesta berada dalam keadaan klasik, jadi nilai beta mendekati nol, fisikawan memperkirakannya tidak melebihi 0,01. Nilai sekecil itu dari fungsi beta berarti pelangi ruangwaktu saat ini sangat sempit dan tidak dapat dideteksi secara eksperimental.
Sebuah studi oleh fisikawan teoritis di Universitas Warsawa, yang didanai oleh dana dari Pusat Sains Nasional Polandia, menghasilkan kesimpulan menarik lainnya. Pelangi ruangwaktu adalah hasil gravitasi kuantum. Fisikawan umumnya setuju bahwa efek dari rencana semacam itu hanya akan terlihat pada energi raksasa yang dekat dengan energi Planck, jutaan atau milyaran kali lebih tinggi daripada energi partikel yang sekarang dipercepat oleh Large Hadron Collider. Namun, nilai fungsi beta bergantung pada waktu, dan pada saat-saat yang dekat dengan Big Bang, nilainya bisa jauh lebih tinggi. Ketika beta mendekati nol, pelangi ruang-waktu meningkat secara signifikan. Akibatnya, dalam kondisi seperti itu, efek pelangi gravitasi kuantum berpotensi dapat diamati bahkan pada energi partikel yang ratusan kali lebih rendah.daripada energi proton di LHC modern.
Video promosi:
