Sebuah penelitian baru dapat membantu menjawab salah satu misteri terbesar alam semesta: Mengapa ada lebih banyak materi daripada antimateri? Jawaban itu, pada gilirannya, dapat menjelaskan mengapa segala sesuatu dari atom ke lubang hitam ada.
Miliaran tahun yang lalu, segera setelah Big Bang, inflasi kosmik membentang benih kecil alam semesta kita dan mengubah energi menjadi materi. Fisikawan berpendapat bahwa inflasi pada awalnya menciptakan jumlah materi dan antimateri yang sama, yang saling memusnahkan saat berhubungan. Tetapi kemudian sesuatu terjadi yang memberi nilai pada skala yang mendukung materi, memungkinkan segala sesuatu yang dapat kita lihat dan sentuh menjadi ada - dan sebuah penelitian baru menunjukkan bahwa penjelasannya tersembunyi dalam sedikit riak dalam ruang-waktu.
"Jika Anda memulai dengan komponen materi dan antimateri yang sama, Anda akan berakhir dengan tidak memiliki apa-apa," karena antimateri dan materi memiliki muatan yang sama tetapi berlawanan, kata penulis utama studi Jeff Dror, seorang peneliti pascadoktoral di University of California , Berkeley, dan peneliti fisika di Lawrence Berkeley National Laboratory. "Semuanya hanya akan dimusnahkan."
Jelas, semuanya tidak memusnahkan, tetapi para peneliti tidak yakin mengapa. Jawabannya mungkin melibatkan partikel elementer yang sangat aneh yang dikenal sebagai neutrino, yang tidak memiliki muatan listrik dan dapat bertindak sebagai materi atau antimateri.
Satu gagasan adalah bahwa sekitar satu juta tahun setelah Big Bang, alam semesta mendingin dan menjalani transisi fase, peristiwa yang mirip dengan bagaimana air mendidih mengubah cairan menjadi gas. Perubahan fase ini mendorong neutrino yang membusuk untuk membuat lebih banyak materi daripada antimateri oleh sejumlah "kecil, jumlah kecil," kata Dror. Tetapi "tidak ada cara yang sangat sederhana - atau hampir cara apa pun - untuk menyelidiki dan memahami jika itu benar-benar terjadi di alam semesta awal."
Tetapi Dror dan timnya, melalui model-model teoretis dan perhitungan, menemukan cara agar kita dapat melihat transisi fase ini. Mereka mengusulkan bahwa perubahan itu akan menciptakan benang energi yang sangat panjang dan sangat tipis yang disebut "string kosmik" yang masih meliputi alam semesta.
Dror dan timnya menyadari bahwa string kosmik ini kemungkinan besar akan menciptakan riak yang sangat kecil dalam ruang-waktu yang disebut gelombang gravitasi. Deteksi gelombang gravitasi ini, dan kita dapat menemukan apakah teori ini benar.
Gelombang gravitasi terkuat di alam semesta kita terjadi ketika supernova, atau ledakan bintang, terjadi; ketika dua bintang besar saling mengorbit; atau ketika dua lubang hitam bergabung, menurut NASA. Tetapi gelombang gravitasi yang diusulkan yang disebabkan oleh string kosmik akan jauh lebih kecil daripada yang terdeteksi oleh instrumen kita sebelumnya.
Namun, ketika tim memodelkan transisi fase hipotetis di bawah berbagai kondisi suhu yang bisa terjadi selama transisi fase ini, mereka membuat penemuan yang menggembirakan: Dalam semua kasus, string kosmik akan menciptakan gelombang gravitasi yang akan dapat dideteksi oleh observatorium masa depan, seperti Antena Laser Interferometer Antariksa Angkasa Eropa (LISA) dan pengusul Big Bang Observer dan Deci-hertz Interferometer Gravitational Wave Observatory (DECIGO) Big Bang Observer dari Japan Aerospace Exploration Agency.
"Jika string ini diproduksi pada skala energi yang cukup tinggi, mereka memang akan menghasilkan gelombang gravitasi yang dapat dideteksi oleh observatorium yang direncanakan," Tanmay Vachaspati, seorang ahli fisika teoretis di Arizona State University yang bukan bagian dari penelitian ini, mengatakan kepada Live Science.
Temuan ini diterbitkan 28 Januari di jurnal Physical Review Letters.
Catatan editor: Cerita ini diperbarui untuk memperbaiki organisasi yang bertanggung jawab atas LISA. Ini dijalankan oleh Badan Antariksa Eropa, bukan NASA, yang merupakan kolaborator pada proyek tersebut.
