Ads Top


Inilah Momen Misterius Materi Gelap Setelah Big Bang

Materi gelap merupakan bentuk dominan dari zat alam semesta, sehingga merangsang fisikawan untuk merancang teori dan bereksperimen untuk mengeksplorasi sifatnya serta memahami darimana asalnya. Dalam standar kosmologi, teori Big Bang menjelaskan eksponensial semesta di periode awal yang dikenal sebagai inflasi. Model ini yang berlaku ilmiah untuk alam semesta dimana seluruh ruang dan waktu meledak dengan suhu yang sangat panas. 

Tetapi baru-baru ini, fisikawan dari US Department of Brookhaven Energy Laboratory Nasional, Fermi National Accelerator Laboratory, dan Universitas Stony Brook, menerangkan dalam studi mereka tentang periode inflasi sekunder pendek yang dapat menjelaskan jumlah materi gelap diperkirakan terdapat di seluruh kosmos. Studi ini dipublikasikan pada tanggal 18 Januari 2016 dalam jurnal online Physical Review Letters.

Menurut Hooman Davoudiasl, secara umum teori dasar alam semesta menjelaskan fenomena tertentu, tetapi mungkin tidak selalu memberikan jumlah materi gelap secara tepat. Jika semua itu membawa terlalu sedikit materi gelap, berarti ada kemungkinan berasal dari sumber lain, tetapi tentunya kan memiliki banyak masalah.

Teori Baru Ukur Materi Gelap


Dalam hal mengukur berapa banyak materi gelap di alam semesta bukanlah tugas yang mudah, semua ini tak terlihat setelah Big Bang, sehingga tidak berinteraksi dengan cara yang signifikan dengan materi biasa. Melalui efek gravitasi dari materi gelap, para ilmuwan mendapat ide dalam membuktikan bahwa materi gelap telah menciptakan (sekitar) seperempat massa-energi alam semesta. Sedangkan materi biasa yang membentuk bintang dan planet, hanya terdiri dari 5 persen materi gelap. 

Beberapa teori elegan menjelaskan keanehan dalam fisika, misalnya kelemahan dalam gravitasi dibandingkan dengan interaksi fundamental lainnya seperti elektromagnetik, nuklir kuat, dan gaya nuklir lemah. Dimana semua ini tidak sepenuhnya bisa diterima karena ilmuwan lebih memprediksi materi gelap daripada dukungan empiris pengamatan. Dan teori baru yang diungkapkan kali ini telah memecahkan semua masalah itu, dijelaskan sebagai berikut;

materi gelap, big bang

Dalam kosmologi standar, ekspansi eksponensial alam semesta disebut inflasi kosmik telah dimulai sedini mungkin, berkisar 10 hingga 35 detik setelah awal waktu, merupakan titik desimal yang diikuti 34 angka nol sebelum 1. Perluasan ledakan diseluruh ruang fraksi hanya berlangsung sepersekian detik, pada akhirnya menciptakan alam semesta yang masih panas diikuti dengan periode pendinginan yang terus berlangsung hingga saat ini. Kemudian, ketika alam semesta berusia 1 detik hingga 1 menit, suhu ini cukup dingin dalam membentuk elemen ringan. 
Alam semesta tidak mengeras dalam satu waktu, tetapi justru menjelaskan adanya pengenceran dari materi gelap. Di awal pembentukan, ketika suhu melonjak miliaran derajat dalam volume ruang yang relatif kecil, partikel materi gelap bisa saja bergerak satu sama lain dan memusnahkan apapun yang bersentuhan dengannya, mentransfer energi menjadi standar materi-partikel seperti elektron dan quark. Alam semesta terus berkembang, partikel materi gelap bersinggungan satu sama lain jauh lebih sering, dan tingkat pemusnahan tidak bisa menjaga tingkat ekspansi.

Di titik ini, kelimpahan materi gelap berada dalam suhu yang sangat panas sehingga berinteraksi sangat lemah. Tingkat pemusnahan dianggap signifikan dan tidak bertahan pada suhu yang lebih rendah, sehingga pemusnahan materi gelap dianggap tidak efisien di awal waktu dan jumlah partikel materi gelap telah membeku.

Kelemahan dalam interaksi materi gelap, yaitu pemusnahan dianggap kurang efisien, semakin tinggi kelimpahan pada akhirnya menciptakan partikel materi gelap. Beberapa pengamatan justru menempatkan kekuatan interaksi materi gelap dan hasilnya justru akan memperbanyak jumlah materi gelap di alam semesta. Periode inflasi lain telah berlangsung, dimana hal ini didukung oleh interaksi dalam 'sektor tersembunyi' didunia fisika. Periode ini lebih ringan, periode inflasi telah ditandai dengan peningkatan secara pesat dalam volume. Hal ini akan mencairkan kelimpahan partikel primordial, berpotensi menciptakan alam semesta dengan kerapatan materi gelap seperti yang diamati saat ini.

Menurut fisikawan Hooman Davoudiasl, semua fenomana itu bukan kosmologi standar, tetapi seharusnya manusia harus menerima fakta bahwa alam semesta tidak dapat diatur dengan cara standar seperti yang kita pikirkan selama ini. Fisikawan menunjukkan bagaimana model sederhana untuk mencapainya, dimana inflasi cukup singkat di alam semesta awal dan banyak bukti yang menjelaskan jumlah materi gelap di semesta.

Hooman Davoudiasl menegaskan, mungkin ada cara lain untuk mencari (setidaknya) interaksi paling lemah diantara sektor tersembunyi dan materi biasa. Jika periode inflasi sekunder terjadi, bisa ditandai dengan menggunakan energi dalam eksperimen, seperti Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) dan Large Hadron Collider. Hanya waktu yang akan membuktikan jika tanda-tanda dari sektor tersembunyi muncul dari tabrakan dalam colliders.

Referensi


Journal Ref: Inflatable dark matter. Phys. Rev. Lett., 2016 

Tidak ada komentar:

Diberdayakan oleh Blogger.