Perburuan “Teori Segalanya” sampai menembus Langit ke Tujuh

Posted by Ardijan Handijono on Februari 24, 2014
Posted in: Sains. Tagged: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , . 1 Komentar
Semua fenomena di alam semesta ini terjadi karena interaksi gaya antar partikel, ilmuwan menemukan ada empat gaya dasar yaitu : gaya Nuklir Lemah (yang bekerja dalam hal peluruhan sinar beta), gaya Elektromaget (yang mengikat electron untuk tertarik ke inti atom dan yang mendasari interaksi antar atom), gaya Nuklir Kuat (yang menyebabkan proton dan neutron dalam inti tidak saling tertolak) dan gaya Gravitasi. Kehadiran keempat gaya ini pada awalnya hanya bisa dijelaskan sendiri-sendiri. Menurut pemikiran Albert Einstein alam semesta ini seharusnya bisa dijelaskan oleh satu teori tunggal, yang berlaku baik pada macro-cosmos maupun micro-cosmos. Ini adalah ide awal mengenai sebuah teori yang bisa menjelaskan semua fenomena di alam semesta. Konon Einstein menghabiskan lebih dari 30 tahun sisa hidupnya berkutat pada masalah ini, namun belum juga berhasil. Ide ini terus diburu oleh Stepen Hawking dan disebut sebagai ToE (Theory of Everything), yang dimaksud dengan ToE adalah teori tunggal yang dapat menjelaskan keempat gaya dasar tersebut. Ada dua jalur utama yang mencoba menemukan ToE, yaitu Standard Model dan String Theory:
Standard Model
Ide utama teori ini adalah menganggap bahwa partikel dasar pembentuk materi (Quark dan Lepton) adalah sebagai partikel titik. Partikel titik ini berinteraksi dengan partikel titik lain dan saling menukarkan sebuah partikel khusus yang disebut exchange particle. Satu exchange particle hanya bekerja khusus pada satu gaya saja. Para ilmuwan sudah menemukan exchange particle untuk masing-masing gaya, yaitu Foton untuk gaya elektromagnetik, W dan Z untuk gaya Nuklir Lemah, dan Gluon untuk gaya Nuklir Kuat. Satu partikel pengantar yang masih bersifat teoritis adalah Graviton untuk gaya Gravitasi. Penemuan exchange particle ini adalah kunci dari penggabungan teori. Alasannya, pada tingkat energi tertentu maka exchange particle pada masing-masing gaya bersatu dan tidak bisa dibedakan lagi.

Pada tahun 1979 Sheldon Lee Glashow, Abdus Salam, dan Steven Weinberg telah berhasil menggabungkan gaya Elektromagnetik dan gaya Nuklir Lemah menjadi Electroweak Theory, dan mereka meraih hadiah Nobel untuk penemuan tersebut. Tugas selanjutnya adalah menyatukan gaya Nuklir Kuat dengan Electroweak Theory menjadi teori yang disebut GUT (Grand Unified Theory), namun masih tersisa satu gaya lagi yang perlu digabungkan, yaitu gaya Gravitasi. GUT bukanlah masalah mudah karena ada satu sarat pada model ini belum dapat dibuktikan, yaitu partikel supersimetri. Partikel supersimetri adalah partikel bayangan dari exchange particle. Satu exchange particle memiliki satu partikel supersimetri. Kalau nanti GUT bisa tercapai, selanjutnya tugas yang tak kalah berat adalah mengawinkan dengan gaya Gravitasi dalam satu hukum alam: Kuantum-Gravitasi. Kendala selanjutnya adalah Graviton yang belum ditemukan.

Saat ini Standard Model bekerja pada jalur utama fisika partikel dalam menguak rahasia alam semesta. Alasannya karena banyak prediksi teoretis dengan model ini telah terbukti secara eksperimental. Kini para ilmuwan dari berbagai belahan dunia bekerja untuk membuktikan prediksi terbesar dari model ini, GUT dan Kuantum-Gravitasi.

String Theory

Teori ini lahir tanpa sengaja pada tahun 1968, ketika Leonard Susskind dari Stanford University menguraikan persamaan matematika dari Gabriele Veneziano untuk gaya Nuklir Kuat.
Susskind melihat bahwa persamaan tersebut mengindikasikan sesuatu yang tersembunyi, sebuah partikel yang memiliki struktur internal yang bisa melendut dan meragang. Partikel ini tidak berbentuk titik atau bola, namun berbentuk string yang secara alami bergerak lentur. String tersebut berosilasi, merenggang dan merapat, memutar dan memuntir. Perbedaan frekuensi osilasi pada String akan memberikan karakter unik pada partikel tersebut, seperti massa (mass) dan muatan (charge)

Para pengusung teori string ini mengatakan bahwa string adalah satu-satu nya bahan dasar pembentuk ruang dan waktu. Yang kita amati sebagai beraneka ragam partikel itu sebenarnya adalah hasil variasi getar string-string yang sama.

Ide String Teory ini berkembang pesat di awal 80-an, setelah Michael Greene dan John Schwarz memperbaiki persamaan matematik String Teory. Karya mereka menunjukkan, String Teory mengarah pada penyatuan teori yang dapat menjelaskan fenomena micro cosmos maupun macro cosmos.
Namun teori string mengalami kendala besar. Yaitu terdapat beberapa anomali pada perhitungan atau persamaan matematisnya. Pertama, teori string melibatkan sebuah partikel bermassa nol dan partikel Tachyon, yaitu partikel yang bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya. Telah disinggung sebelumnya bahwa Teori Relativitas Einstein tidak membenarkan adanya obyek yang bergerak melebihi kecepatan cahaya. Michael B. Green dari Cambridge University bergabung dengan Schwarz untuk mengkaji dan membedah persamaan matematis teori string ini lebih dalam. Pada tahun 1984 Mereka berhasil meniadakan anomali tersebut. Mereka menemukan bahwa partikel aneh yang menjadi momok teori ini sebenarnya adalah Graviton yaitu partikel untuk gaya Gravitasi. Peristiwa sangat bersejarah ini dikenal sebagai salah satu fenomena yang menggemparkan dunia. Schwarz dan Green menemukan partikel untuk gaya Gravitasi dalam persamaan matematis mereka.

Kita sudah terbiasa hidup di alam 3 dimensi Ruang yaitu Panjang, Lebar, dan Tinggi ditambah 1 dimensi Waktu menjadi 4 dimensi ruang-waktu. Namun string harus bergerak di lebih dari 3 dimensi ruang. String harus bergerak di 9 dimensi ruang dan1 dimensi Waktu. Sehingga menurut String Theory, alam yang kita tempati ini sebenarnya memiliki 10 dimensi, namun menurut Kaluza dan Klein bahwa 6 dimensi lainnya merupakan ‘Compactified‘ dan berukuran sangat kecil sehingga tidak bisa teramati.

Kemudian ilmuwan mulai menerima kehadiran dimensi ekstra ini karena memang harus ada di alam ini bagi String untuk eksis. Dimensi extra adalah sebuah temuan fenomenal. Karena besarnya dimensi yang dibutuhkan untuk eksistensinya, maka teori ini disebut Superstring Theory.

M-Theory

Tantangan selanjutnya adalah berkembangnya Superstring Theory ini menjadi lima variasi, yang tentu saja membingungkan para pelopornya, untunglah pada tahun 1995 saat konvensi fisika sedunia, seorang fisikawan yang kemudian menjadi sangat terkenal, yaitu Edward Witten, dari Institute for Advance Study, mempublikasikan papernya. Edward Witten berhasil menggabungkan ke-lima teori string menjadi sebuah teori tunggal yang disebut sebagai M-Theory.
Witten dalam M-Theory nya ini membutuhkan sebuah tambahan satu dimensi Ruang dalam hitungan matematis Superstring Theory. Seluruh persamaan menjadi klop dan semuanya mejadi masuk akal. Kini alam kita diyakini oleh M-Theory memiliki 10 dimensi ruang dan 1 dimensi waktu. M-Theory sangat baik dalam menggabungkan Quantum Mechanic dan Relativitas Einstein, banyak hal yang mampu dijelaskan oleh teori ini. Walaupun konsekuensinya orang harus menerima 10 dimensi ruang dan 1 dimensi waktu.

Braneworlds

Menurut M-theory String merupakan tali super kecil yang memiliki panjang saja (1 dimensi) dengan kedua ujungnya terbuka (open loop), karena tarikan Gravitasi yang sangat kuat, string bisa melar hinga memiliki panjang dan lebar (2-dimensi), lembaran ini disebut membrane (disingkat, “brane”) atau sebuah lembaran super tipis. Kita sebut ini sebagai 2-brane. Sedangkan string 1 dimensi disebut dengan 1-brane. Kedua ujung 1-brane bertumpu pada 2-brane.
M-Theory juga mengatakan bahwa alam 3-brane kita memiliki kemungkinan eksis berdampingan dengan alam 3-brane lainnya (parallel universe).
Perbedaan signifikan antara String Theory dengan M-Theory adalah mengenai gambaran dimensi ekstra. Pada String Theory dimensi extra terpilin sangat kecil ‘Compactified‘ sedangkan pada M-Theory memberi gambaran yang berlawanan, yaitu dimensi-ruang ekstra itu berukuran sangat besar.
Kita hidup di Alam semesta dengan 3 dimensi Ruang yang berada di dalam sebuah dimensi yang lebih tinggi lagi. Dengan kata lain Alam semesta kita adalah 3-brane, dan berada di dalam Alam 4-brane. 4-brane ini disebut Lapis-1, 5-brane Lapis-2, 6-brane Lapis-3 dan seterusnya seperti berikut:
Alam 3-brane dibungkus oleh alam   4-brane (Lapis-1)
Alam 4-brane dibungkus oleh alam   5-brane (Lapis-2)
Alam 5-brane dibungkus oleh alam   6-brane (Lapis-3)
Alam 6-brane dibungkus oleh alam   7-brane (Lapis-4)
Alam 7-brane dibungkus oleh alam   8-brane (Lapis-5)
Alam 8-brane dibungkus oleh alam   9-brane (Lapis-6)
Alam 9-brane dibungkus oleh alam 10-brane (Lapis-7)
Alam semesta kita atau alam 3-brane berisi triliunan bintang yang pada kitab suci disebut sebagai langit yang dekat, maksud langit yang dekat adalah langit pertama yang identik dengan 4-brane tersebut.

“.. Dan Kami hiasi langit yang dekat dengan bintang-bintang yang cemerlang dan Kami memeliharanya dengan sebaik-baiknya. Demikianlah ketentuan Yang Maha Perkasa lagi Maha Mengetahui.” (QS. Fushshilat, Ayat : 12)

Menurut kitab suci, Tuhan menciptakan 7 langit yang berarti setara dengan alam 10-brane.

” Kamu perhatikan bagaimana Allah telah menciptakan tujuh langit bertingkat-tingkat ?” (QS. Nuh, Ayat: 15)

Wallahu’alam bishowab

24-Februari-2014
Ardian Abu Hanifah

Reference :

1 comments on “Perburuan “Teori Segalanya” sampai menembus Langit ke Tujuh”

Tinggalkan komentar