Gravitasi - 07. Menuju Masa Depan

Dapatkah semua ilmu fisika, termasuk gravitasi, segera dapat dijelaskan oleh sebuah teori tunggal? Atau apakah penemuan-penemuan baru memaksa para fisikawan untuk memikirkan kembali gagasan mereka secara menyeluruh?

        Teori relativitas Einstein adalah salah satu dari dua teori fisika terbesar pada abad ke-20. Teori lainnya adalah mekanika kuantum. Jika relativitas menjelaskan dunia kosmis bintang, galaksi, dan lubang hitam dalam skala besar, mekanika kuantum menjelaskan dunia subatom―alam semesta super mini di dalam atom―dalam skala yang sangat kecil.

        Para fisikawan sekarang sedang mencoba menggabungkan relativitas dan mekanika kuantum dalam sebuah teori tunggal yang disebut gravitasi kuantum. Proyek ambisius ini akhirnya akan dapat menuntun pada sebuah “teori segalanya”. Teori ini akan menyatukan dan menjelaskan *4 gaya fundamental yang dipercaya mengendalikan alam semesta, menjelaskan bagaimana benda bekerja, baik dalam skala kosmik dan subatomik, dan menjelaskan permulaan dan akhir alam semesta.

• 4 Gaya Fundamental

Seluruh alam semesta tampaknya dikendalikan hanya oleh 4 gaya. Gaya-gaya tersebut adalah gaya nuklir yang kuat yang menyatukan atom-atom, gaya nuklir yang lemah mengendalikan radioaktifitas, gaya elektromagnet yang berperan dalam listrik dan magnetisme, dan gaya gravitasi. Para fisikawan berusaha memadukan ketiga gaya yang pertama tersebut dalam sebuah teori tunggal. Mereka harus memutuskan tempat yang tepat untuk gravitasi.

1. GAYA ELEKTROMAGNET : mengikat elektron-elektron pada atom.
2. GAYA NUKLIR LEMAH : mengubah neutron menjadi proton. Partikel-partikel beta diciptakan dan dilepaskan dari atom dalam proses itu.
3. GAYA NUKLIR KUAT : mengikat neutron dan proton menjadi satu di dalam inti atom.
4. GAYA GRAVITASI : menarik benda-benda saling mendekat.

        Menurut gravitasi kuantum, gaya gravitasi dibawa oleh *partikel-partikel yang disebut *graviton, yang bergerak dalam kecepatan cahaya. Gaya tarik gravitasi yang membuat Bumi tetap berevolusi mengelilingi Matahari sebenarnya adalah aliran graviton yang sangat kecil dan tak kasat mata yang memantul maju mundur melalui ruang di antaranya. Graviton dapat juga dianggap sebagai berkas gelombang gravitasi.

• Graviton

 Teori kuantum menyatakan bahwa dua partikel dapat saling menarik dengan cara menukarkan partikel lain dalam semacam permainan lempar tangkap subatomik. Pertukaran ini mengikat partikel itu bersama-sama seakan-akan ada sebuah gaya yang bekerja di antaranya. Gravitasi terjadi ketika partikel-partikel melempar dan menangkap partikel lain yang berbeda yang disebut graviton.

• Gelombang Dan Partikel

Dalam teori kuantum, gelombang dan partikel adalah dua cara pandang yang berbeda dalam melihat benda yang sama. Cahaya dapat dianggap sebagai aliran gelombang (berkas cahaya) atau pendaran partikel (disebut foton). Gravitasi dapat juga dianggap sebagai gelombang (gelombang gravitasi) atau partikel (graviton).

        Meskipun bekerja pada jarak yang tak terbatas, gravitasi adalah gaya yang sangat *lemah. Ini menyebabkan gelombang gravitasi sangat sulit dideteksi, dan tidak seorang pun yang mampu mengamatinya. Meskipun demikian, teori relativitas umum memperkirakan bahwa gelombang gravitasi dipancarkan oleh objek-objek yang sangat besar seperti lubang hitam, sehingga para astronom di seluruh dunia terus mencarinya dengan menggunakan *teleskop khusus.

• Gravitasi Yang Paling Lemah

Gravitasi sejauh ini adalah gaya yang paling lemah dari ke-4 gaya fundamental. Besarnya sekitar 10 ribu, triliun, triliun, triliun (10 diikuti 0 sebanyak 40) kali lebih lemah daripada gaya elektromagnet yang menghasilkan cahaya.

• Mencari Gravitasi

Teleskop gelombang gravitasi tidak sama dengan teleskop biasa. Teleskop pertama jenis ini, yang dibuat pada tahun 1970 di Universitas Maryland, adalah kaleng aluminium yang sangat besar seberat sekitar 5 ton. Para peneliti sekarang menggunakan detektor gelombang gravitasi yang disebut interferometer laser. Alat ini berdasar pada dua sinar laser yang saling bertemu. Jika ada gelombang gravitasi, gelombang tersebut akan mengganggu salah satu berkas sinar. Ini mengubah cara sinar-sinar laser saling berinterferensi. Dengan cara ini peneliti dapat mendeteksinya.

        Secara keseluruhan, gravitasi tampaknya jauh lebih kompleks daripada yang dipikirkan semula. Banyak yang telah berubah sejak Aristoteles mengajarkan kepada bangsa Yunani Kuno―dengan salah―bahwa objek yang lebih berat akan jatuh lebih cepat daripada objek yang lebih ringan. Setelah itu, banyak ilmuwan, dari Ptolemius sampai Copernicus dan dari Newton sampai *Einstein, telah mencoba menyingkap misteri gravitasi. Para fisikawan seperti Stephen Hawking tampaknya sudah sangat dekat untuk mengungkap rahasia terakhir dari alam semesta. Mungkin besok, seseorang dapat membuat penemuan baru yang benar-benar dapat mengubah pemikiran kita tentang gravitasi.

• Apakah Einstein Salah?

Stasiun Ruang Angkasa Internasional yang baru akan membawa banyak jam yang sangat tepat untuk menguji teori relativitas Einstein. Jika gravitasi dan gerakan mempengaruhi jam seperti yang telah diperkirakan Einstein, jam-jam itu akan menunjukkan waktu yang berbeda dengan jam yang ada di Bumi. Jika tidak terjadi, ini akan menunjukkan bahwa Einstein benar-benar salah―dan dapat membawa pada teori gravitasi yang benar-benar baru. Versi yang lebih awal dari percobaan ini dilakukan pada tahun 1971, yang memperkuat teori relativitas khusus Einstein dengan tepat. Percobaan baru juga akan menguji teori relativitas umum.

***