Bagaimana Alam Semesta Bisa Meluap dan Bertabrakan


Apa yang ada di luar yang bisa kita lihat? Pertanyaan itu mungkin tampak tidak bisa dijawab. Namun demikian, beberapa kosmolog memiliki tanggapan: Alam semesta kita adalah gelembung yang membengkak. Di luarnya, ada lebih banyak gelembung alam semesta, semuanya terbenam dalam lautan yang terus meluas dan berenergi — multiverse.

Idenya terpolarisasi. Beberapa fisikawan merangkul multiverse untuk menjelaskan mengapa gelembung kita terlihat begitu istimewa (hanya gelembung tertentu yang dapat menampung kehidupan), sementara yang lain menolak teori karena tidak membuat prediksi yang dapat diuji (karena ia memprediksi semua alam semesta yang bisa dibayangkan). Tetapi beberapa peneliti berharap bahwa mereka belum cukup pintar untuk menentukan konsekuensi yang tepat dari teori tersebut.

Sekarang, berbagai tim sedang mengembangkan cara baru untuk menyimpulkan dengan tepat bagaimana gelembung multiverse dan apa yang terjadi ketika gelembung alam semesta itu bertabrakan.

“Ini tembakan yang panjang,” kata Jonathan Braden, seorang ahli kosmologi di Universitas Toronto yang terlibat dalam upaya tersebut, tetapi, katanya, ini adalah pencarian bukti “untuk sesuatu yang Anda pikir tidak akan pernah dapat Anda uji.”

Hipotesis multiverse muncul dari upaya memahami kelahiran alam semesta kita sendiri. Dalam struktur skala besar alam semesta, para ahli teori melihat tanda-tanda ledakan pertumbuhan yang eksplosif selama masa bayi kosmos. Pada awal 1980-an, ketika fisikawan menyelidiki bagaimana ruang angkasa bisa mulai — dan berhenti — menggembung, sebuah gambaran yang meresahkan muncul. Para peneliti menyadari bahwa sementara ruang angkasa mungkin telah berhenti menggembung di sini (di alam semesta gelembung kita) dan di sana (di gelembung lain), efek kuantum seharusnya terus menggembungkan sebagian besar ruang, sebuah gagasan yang dikenal sebagai inflasi abadi.

Perbedaan antara alam semesta gelembung dan lingkungannya terletak pada energi ruang itu sendiri. Ketika ruang kosong sekosong mungkin dan tidak mungkin kehilangan lebih banyak energi, itu ada dalam apa yang oleh fisikawan disebut keadaan vakum “sebenarnya”. Bayangkan sebuah bola tergeletak di lantai — tidak bisa jatuh lebih jauh. Tetapi sistem juga dapat memiliki status vakum “palsu”. Bayangkan sebuah bola dalam mangkuk di atas meja. Bola bisa berguling sedikit sementara kurang lebih tetap diam. Tapi sentakan yang cukup besar akan membuatnya jatuh ke lantai — dalam ruang hampa yang sebenarnya.

Dalam konteks kosmologis, ruang bisa terjebak dalam keadaan vakum palsu. Setitik vakum palsu kadang-kadang akan relaks ke dalam vakum sejati (kemungkinan melalui peristiwa kuantum acak), dan vakum sejati ini akan menggelembung keluar sebagai gelembung yang membengkak, memakan energi berlebih dari vakum palsu, dalam proses yang disebut peluruhan vakum palsu. Proses inilah yang mungkin telah memulai kosmos kita dengan sebuah ledakan. “Gelembung vakum bisa jadi peristiwa pertama dalam sejarah alam semesta kita,” kata Hiranya Peiris, seorang kosmolog di University College London.

Tetapi fisikawan berjuang keras untuk memprediksi bagaimana gelembung vakum berperilaku. Masa depan gelembung bergantung pada detail menit yang tak terhitung jumlahnya yang bertambah. Gelembung juga berubah dengan cepat — dindingnya mendekati kecepatan cahaya saat terbang ke luar — dan menampilkan keacakan dan gelombang mekanis kuantum. Asumsi yang berbeda tentang proses ini memberikan prediksi yang bertentangan, tanpa cara untuk membedakan mana yang mungkin menyerupai kenyataan. Seolah-olah “Anda telah mengambil banyak hal yang sangat sulit bagi fisikawan untuk menangani dan memadukan semuanya dan berkata, ‘Silakan dan cari tahu apa yang terjadi,'” kata Braden.

Karena mereka tidak dapat menghasilkan gelembung vakum yang sebenarnya di multiverse, fisikawan telah mencari analog digital dan fisik dari mereka.

Satu kelompok baru-baru ini membujuk perilaku seperti gelembung vakum dari simulasi sederhana. Para peneliti, termasuk John Preskill, ahli fisika teoretis terkemuka di California Institute of Technology, memulai dengan “the [most] versi bayi dari masalah ini yang dapat Anda pikirkan, ”sebagaimana dikatakan rekan penulis Ashley Milsted: garis yang terdiri dari sekitar 1.000 panah digital yang dapat mengarah ke atas atau ke bawah. Tempat di mana untaian panah atas bertemu dengan untaian sebagian besar panah ke bawah menandai dinding gelembung, dan dengan membalikkan panah, para peneliti dapat membuat dinding gelembung bergerak dan bertabrakan. Dalam keadaan tertentu, model ini dengan sempurna meniru perilaku sistem yang lebih rumit di alam. Para peneliti berharap dapat menggunakannya untuk mensimulasikan peluruhan vakum palsu dan tabrakan gelembung.

Pada awalnya, pengaturan sederhana tidak bekerja secara realistis. Ketika dinding gelembung saling bertabrakan, mereka memantul dengan sempurna, tanpa ada gema rumit yang diharapkan atau arus keluar partikel (dalam bentuk panah terbalik yang beriak ke bawah). Tapi setelah menambahkan beberapa perkembangan matematika, tim melihat dinding bertabrakan yang memuntahkan partikel energik — dengan lebih banyak partikel muncul saat tumbukan semakin keras.

Diposting oleh : joker123