Penelitian menemukan bahwa alternatif populer untuk teori Albert Einstein untuk percepatan perluasan alam semesta tidak sesuai dengan data yang baru diperoleh.
Penelitian oleh profesor astronomi Universitas Arizona Rodger Thompson menemukan bahwa alternatif yang populer untuk teori Albert Einstein untuk percepatan ekspansi alam semesta tidak sesuai dengan data yang baru diperoleh pada konstanta fundamental, rasio massa proton terhadap elektron.
Temuan Thompson, dilaporkan 9 Januari pada pertemuan American Astronomical Society di Long Beach, California, memengaruhi pemahaman kita tentang alam semesta dan menunjuk ke arah baru untuk studi lebih lanjut tentang percepatan perluasannya.
Untuk menjelaskan percepatan perluasan alam semesta, ahli astrofisika telah menggunakan energi gelap - suatu bentuk energi hipotetis yang menembus seluruh ruang. Teori populer tentang energi gelap, tidak cocok dengan hasil baru pada nilai massa proton dibagi dengan massa elektron di alam semesta awal.
Ekspansi percepatan galaksi yang diamati di Hubble Ultra Deep Field mungkin lebih sesuai dengan "konstanta kosmologis" Albert Einstein daripada teori alternatif energi gelap yang populer. Kredit Gambar: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, dan P. Oesch, Universitas California, Santa Cruz; R. Bouwens, Universitas Leiden; dan Tim HUDF09
Thompson menghitung prediksi perubahan rasio oleh teori energi gelap (umumnya disebut sebagai bidang skalar bergulir) dan menemukan itu tidak sesuai dengan data baru.
Alumni UA Brian Schmidt, bersama dengan Saul Perlmutter dan Adam Reiss, memenangkan Hadiah Nobel Fisika 2011 karena menunjukkan bahwa perluasan alam semesta semakin cepat alih-alih melambat seperti yang diperkirakan sebelumnya.
Akselerasi dapat dijelaskan dengan mengembalikan "konstanta kosmologis" ke dalam teori Relativitas Umum Einstein. Einstein awalnya memperkenalkan istilah untuk membuat alam semesta diam. Ketika kemudian ditemukan bahwa alam semesta mengembang, Einstein menyebut konstanta kosmologis "kesalahan terbesarnya."
Konstanta itu dipulihkan dengan nilai berbeda yang menghasilkan percepatan ekspansi alam semesta yang teramati. Namun, fisikawan yang mencoba menghitung nilai dari fisika yang diketahui, mendapatkan angka lebih dari 10 pangkat 60 (satu diikuti 60 nol) terlalu besar - angka yang benar-benar astronomi.
Saat itulah fisikawan beralih ke teori baru energi gelap untuk menjelaskan percepatan.
Dalam penelitiannya, Thompson menguji teori-teori yang paling populer, menargetkan nilai konstanta fundamental (jangan dikacaukan dengan konstanta kosmologis), massa proton dibagi dengan massa elektron. Konstanta fundamental adalah bilangan murni tanpa satuan seperti massa atau panjang. Nilai-nilai konstanta fundamental menentukan hukum fisika. Ubah nomornya, dan hukum fisika berubah. Ubah konstanta fundamental dengan jumlah besar, dan alam semesta menjadi sangat berbeda dari apa yang kita amati.
Model fisika baru energi gelap yang diuji Thompson memprediksi bahwa konstanta fundamental akan berubah dalam jumlah kecil. Thompson mengidentifikasi metode pengukuran rasio massa proton terhadap elektron di alam semesta awal beberapa tahun yang lalu, tetapi baru-baru ini saja instrumen astronomi menjadi cukup kuat untuk mengukur efeknya. Baru-baru ini, ia menentukan jumlah persis perubahan yang diprediksi oleh banyak teori baru.
Bulan lalu, sekelompok astronom Eropa, menggunakan teleskop radio besar-besaran di Jerman, melakukan pengukuran paling akurat dari rasio massa proton-ke-elektron yang pernah dicapai dan menemukan bahwa tidak ada perubahan rasio untuk satu bagian dalam 10 juta pada saat alam semesta sekitar setengah dari usia saat ini, sekitar 7 miliar tahun yang lalu.
Ketika Thompson memasukkan pengukuran baru ini ke dalam kalkulasinya, ia menemukan bahwa pengukuran itu mengecualikan hampir semua model energi gelap dengan menggunakan nilai atau parameter yang umum diharapkan. Jika ruang parameter atau rentang nilai disamakan dengan bidang sepak bola, maka hampir seluruh bidang di luar batas kecuali untuk tambalan 2-inci kali 2-inci di satu sudut lapangan. Bahkan, sebagian besar nilai yang diizinkan bahkan tidak ada di lapangan.
"Akibatnya, teori energi gelap telah bermain di bidang yang salah," kata Thompson. "Alun-alun 2-inci memang mengandung area yang sesuai dengan tidak ada perubahan dalam konstanta fundamental, dan di situlah Einstein berdiri."
Thompson berharap bahwa fisikawan dan astronom yang mempelajari kosmologi akan beradaptasi dengan bidang permainan baru, tetapi untuk saat ini, "Einstein ada di kursi kucing, menunggu semua orang untuk mengejar ketinggalan."
Melalui Universitas Arizona