Wednesday, January 27, 2016

Partikel Subatomik Berat Jam Standar Alam Semesta Awal

Penelitian ~ Bukti Big Bang luar biasa beserta adegan berantakan, tapi teoritikus merakit jam standar alam semesta awal sebagai jawaban yaitu partikel berat.

Kosmolog merenungi blangko pertanyaan bagaimana alam semesta dimulai tetap kosong dari pandangan teleskop paling kuat, meskipun pengamatan saat ini dapat memberi petunjuk asal alam semesta.

Skenario teoritis paling umum diterima adalah inflasi yang memprediksi bahwa alam semesta berkembang pada tingkat eksponensial dalam fraksi sekilas pertama dari dua langkah.

Tapi sejumlah skenario alternatif telah diusulkan di antaranya skenario memprediksi Big Crunch yang mendahului Big Bang dengan menemukan pengukuran yang dapat membedakan di antara keduannya.

Salah satu sumber menjanjikan informasi awal alam semesta adalah Cosmic Microwave Background (CMB) yaitu fosil cahaya yang tersisa semenjak Big Bang yang meliputi semua ruang.

Cahaya muncul halus dan seragam di awal, tapi setelah pemeriksaan lebih dekat bervariasi dalam jumlah kecil dari fluktuasi kuantum yang hadir menyertai kelahiran dan terus membentang ketika alam semesta mengembang.

Pendekatan konvensional untuk membedakan skenario berbeda adalah mencari kemungkinan jejak gelombang gravitasi primordial yang dihasilkan selama alam semesta primordial bersamaan rekaman CMB.

"Kami mengusulkan pendekatan baru secara langsung mengungkap sejarah evolusi alam semesta primordial dari sinyal astrofisika unik setiap skenario," kata Xingang Chen, fisikawan Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Sementara fisikawan eksperimental dan teoritis sudah memberi petunjuk variasi spasial alam semesta primordial, hasil tidak memiliki elemen waktu. Tanpa detak jam untuk mengukur perjalanan waktu, sejarah alam semesta berantakan.

Partikel-partikel hanya muncul untuk sepersekian detik dan terbentuk tergantung pada apa yang terjadi pasca Big Bang. Menariknya, fluktuasi partikel pada CMB mungkin berisi "perangko waktu" untuk merakit peristiwa.

"Jika frame film ditumpuk secara acak di atas satu sama lain tanpa nomor waktu, Anda tidak bisa mengetahui urutan. Anda tidak tahu apakah film ini berjalan maju atau mundur," kata Chen

Osilasi partikel berat menjadi cara untuk menciptakan jam kosmik yang dapat digunakan untuk menentukan apa yang diproduksi dalam kondisi awal yang memunculkan alam semesta.

Jam dapat digunakan untuk mengukur perjalanan waktu dan partikel berat merupakan produk yang diharapkan "theory of everything" untuk menyatukan mekanika kuantum dan relativitas umum.

Partikel subatomik berat berperilaku seperti pendulum karena osilasi bolak-balik bahkan melakukan kuantum mekanis tanpa diawali pendorong. Goyangkan kuantum bertindak sebagai gerigi jam.

"Jam standar primordial selaras pengukuran CMB dengan pola unik untuk setiap skenario," kata Yi Wang, fisikawan Hong Kong University of Science and Technology.

Tapi data tidak cukup akurat untuk menemukan variasi kecil dan pandangan harus lebih tajam. Proyek-proyek seperti BICEP3 dan Keck Array harus bisa mengumpulkan data CMB sekaligus gelombang gravitasi dalam satu paket.

Bukti pendukung bisa dari jalur lain seperti peta skala besar struktur alam semesta termasuk galaksi dan hidrogen kosmik. Temuan juga memberi bukti untuk fisika di luar Model Standar pada skala energi yang tidak bisa dilakukan collider.
Probing the Primordial Universe using Massive Fields

Xingang Chen, Mohammad Hossein Namjoo, Yi Wang

arXiv, Submitted on 23 Jan 2016, arXiv:1601.06228
Tinuku
Bagikan :

No comments:

Post a Comment