Mungkin ada celah dalam ruang-waktu, tetapi teleskop manusia tidak bisa melihatnya.
Retakan, jika ada, adalah sisa-sisa waktu tak lama setelah Big Bang ketika alam semesta baru saja bergeser dari keadaan yang lebih panas, lebih asing ke yang lebih dingin, lebih akrab yang kita lihat hari ini. Pendinginan hebat itu, yang oleh fisikawan disebut sebagai "transisi fase," dimulai lebih awal di beberapa tempat daripada yang lain, menurut teori itu. Gelembung-gelembung alam semesta yang lebih dingin terbentuk dan menyebar, mekar melintasi ruang angkasa sampai mereka bertemu gelembung-gelembung lain. Akhirnya, semua ruang berubah, dan alam semesta lama menghilang.
Tetapi keadaan energi tinggi yang lama itu mungkin telah hidup di perbatasan antara gelembung-gelembung, retakan pada jalinan ruang-waktu tempat daerah-daerah pendingin bertemu dan tidak cocok satu sama lain. Beberapa fisikawan berpikir kita mungkin masih melihat bukti retakan atau cacat itu - yang dikenal sebagai "string kosmik" - di latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB), panas yang tersisa dari kemunculan kekerasan alam semesta. Tetapi menurut sebuah makalah baru, bukti itu hanya akan terlalu samar untuk teleskop mana pun untuk menentang kebisingan.
Senar kosmik adalah objek yang sulit untuk dibayangkan, kata Oscar Hernández, seorang ahli fisika di McGill University di Montreal dan rekan penulis makalah ini. Tetapi mereka memiliki analog di dunia kita.
"Apakah Anda pernah berjalan di danau yang beku? Pernahkah Anda memperhatikan retakan yang tercecer di es danau yang beku? Ini masih cukup padat. Tidak ada yang perlu ditakutkan, tetapi ada retakan," kata Hernández kepada Live Science.
Retakan ini terbentuk melalui proses transisi fase yang sama dengan string kosmik.
"Es adalah air yang telah melalui fase transisi," katanya. "Molekul air bebas bergerak sebagai fluida, dan tiba-tiba, di suatu tempat, mereka mulai terbentuk menjadi kristal. ... Itu mulai membentuk dirinya sendiri di ubin, yang merupakan segi enam. Sekarang, bayangkan memiliki ubin yang sempurna segi enam dan ubin dengan itu. Jika seseorang di ujung danau mulai ubin lagi, "pada dasarnya tidak ada kesempatan bahwa ubin Anda akan berbaris.
Tempat pertemuan yang tidak sempurna di permukaan danau beku membentuk retakan panjang. Dalam struktur tempat ruang dan waktu berpotongan, mereka membentuk string kosmik - jika fisika yang mendasarinya benar.
Di ruang angkasa, peneliti percaya, ada bidang yang menentukan perilaku kekuatan dan partikel fundamental. Transisi fase pertama dari alam semesta menjadikan bidang-bidang ini ada.
"Mungkin ada bidang yang berkaitan dengan beberapa partikel yang harus, dalam arti tertentu, 'pilih arah untuk dibekukan dan didinginkan.' Dan karena alam semesta sangat besar, ia dapat memilih arah yang berbeda di berbagai bagian alam semesta, "katanya. "Sekarang, jika bidang ini mematuhi kondisi tertentu ... maka ketika alam semesta telah mendingin akan ada garis-garis diskontinuitas, akan ada garis-garis energi yang tidak dapat mendingin."
Hari ini, titik-titik pertemuan itu akan tampak sebagai garis energi yang sangat tipis melalui ruang.
Menemukan string kosmik itu akan menjadi masalah besar karena mereka akan menjadi bukti lain bahwa fisika lebih besar dan lebih rumit daripada model saat ini memungkinkan, kata Hernández.
Saat ini, teori fisika partikel paling maju yang dirasa oleh para peneliti telah terbukti secara meyakinkan dikenal sebagai Model Standar. Ini termasuk quark dan elektron yang membentuk atom, serta partikel yang lebih eksotis seperti Higgs boson dan neutrino.
Namun, sebagian besar fisikawan percaya Model Standar tidak lengkap. Seperti yang dilaporkan Live Science sebelumnya, ada berbagai macam ide tentang bagaimana mengembangkannya, dari partikel supersimetrik (yaitu, "slau stau") hingga teori superstring - gagasan bahwa semua partikel dan gaya dapat dijelaskan sebagai getaran kecil. , "string" multidimensi. (Catatan: "string" dari teori superstring tidak sama dengan "string" kosmik. Hanya ada begitu banyak metafora yang tersedia dan kadang-kadang fisikawan di bidang yang berbeda menggunakan satu.)
"Banyak ekstensi dari Model Standar yang benar-benar disukai orang - seperti banyak teori superstring dan lainnya - secara alami mengarah pada string kosmik setelah inflasi terjadi," kata Hernández. "Jadi yang kita miliki adalah objek yang diprediksi oleh banyak model, jadi jika mereka tidak ada maka semua model ini dikesampingkan. Dan jika mereka ada, oh my god, orang-orang senang."
Sejak 2017, ada banyak minat dalam mencoba menemukan string di CMB, Hernández dan rekan penulisnya menulis dalam makalah mereka, yang diterbitkan pada 18 November di database arXiv dan belum ditinjau oleh rekan sejawat.
Hernández, bersama dengan Razvan Ciuca dari Marianopolis College di Westmount, Quebec, pernah berargumen di masa lalu bahwa jaringan saraf convolutional - jenis perangkat lunak pencarian pola yang kuat - akan menjadi alat terbaik untuk menemukan bukti dari string dalam CMB.
Dengan asumsi peta CMB sempurna dan bebas noise, mereka menulis dalam makalah terpisah 2017, komputer yang menjalankan jaringan saraf semacam itu harus dapat menemukan string kosmik bahkan jika tingkat energi mereka (atau "ketegangan") sangat rendah.
Tetapi meninjau kembali subjek dalam makalah 2019 baru ini, mereka menunjukkan bahwa pada kenyataannya, hampir pasti tidak mungkin untuk memberikan data CMB yang cukup bersih untuk jaringan saraf untuk mendeteksi string potensial ini. Sumber-sumber gelombang mikro lain yang lebih terang mengaburkan CMB dan sulit untuk sepenuhnya terurai. Bahkan instrumen gelombang mikro terbaik tidak sempurna, dengan resolusi terbatas dan fluktuasi acak dalam akurasi rekaman mereka dari satu piksel ke piksel berikutnya. Semua faktor itu dan lebih banyak lagi, mereka temukan, menambah hingga tingkat kehilangan informasi yang tidak ada metode saat ini atau yang direncanakan untuk merekam dan menganalisis CMB yang dapat diatasi, tulis mereka. Metode berburu string kosmik ini adalah jalan buntu.
Itu tidak berarti semua hilang, meskipun, tulis mereka.
Metode baru untuk berburu string kosmik didasarkan pada pengukuran ekspansi alam semesta ke segala arah melintasi bagian kuno alam semesta. Metode ini - disebut pemetaan intensitas 21 sentimeter - tidak bergantung pada mempelajari pergerakan galaksi individu atau pada gambar yang tepat dari CMB, kata Hernández. Sebaliknya, ini didasarkan pada pengukuran kecepatan di mana atom hidrogen bergerak menjauh dari Bumi, rata-rata, di semua bagian ruang angkasa.
Observatorium terbaik untuk pemetaan 21-cm (dinamakan demikian karena hidrogen memancarkan energi elektromagnetik dengan panjang gelombang 21-cm) belum online. Tetapi ketika mereka tiba, penulis menulis, ada harapan untuk bukti yang lebih jelas dari string kosmik dalam data mereka. Dan kemudian, kata Hernández, perburuan bisa dimulai lagi.
