Secercah Cahaya Bagi Masalah Energi Gelap (Dark Energy)

Oleh: Wahyu Norrudin

Saat ini, fisikawan di dunia sedang berada dalam kebingungan. Sudah lebih dari sepuluh tahun mereka menghadapi permasalahan serius yang belum berhasil dipecahkan hingga kini. Kebingungan ini dipicu oleh penemuan semakin cepatnya laju pengembangan alam semesta. Alam semesta tampaknya dihuni oleh energi misterius yang oleh para fisikawan dinamai dengan energi gelap (dark energy). Energi gelap ini sudah diprediksi sebelumnya oleh Einstein namun dia sendiri menyangkalnya karena waktu itu bukti keberadaannya belum ditemukan. Einstein mendeskripsikan energi gelap itu secara matematis dengan sebuah konstanta yang disebut dengan konstanta kosmologis.

Para fisikawan sepakat bahwa energi gelap ini adalah energi yang dimiliki oleh ruang hampa karena konstanta kosmologis adalah properti yang dimiliki oleh ruang hampa. Ruang hampa ternyata memiliki energi dan ini sejalan dengan teori kuantum yang juga mengatakan hal yang sama. Masalah muncul ketika fisikawan membandingkan besarnya energi gelap yang teramati dengan energi gelap yang dihitung secara teoritis. Perhitungan teoritis memberikan nilai 10 pangkat 120 (1 diikuti angka 0 sebanyak 120) kali lebih besar daripada nilai sesungguhnya. Inilah yang disebut dengan masalah konstanta kosmologis, masalah terbesar sepanjang sejarah fisika.

Konstanta Carroll-Remmen

Berbagai solusi telah coba diajukan atas masalah konstanta kosmologis ini. Ada yang mengusulkan bahwa konstanta kosmologis adalah konstanta fundamental yang tidak bisa diperoleh dari teori apapun. Ada yang mengusulkan adanya alam semesta-alam semesta parallel sehingga konstanta kosmologis yang kita amati hanyalah satu dari sekian banyak mata dadu kosmik yang kebetulan terlempar di nilai itu. Adapula yang mengusulkan bahwa masalah ini tidak akan terpecahkan sampai kita berhasil menemukan theory of everything. Ketiga solusi ini dan berbagai solusi lainnya tidak tampak memberikan secercah cahaya bagi permasalahan yang sedang kita hadapi.

Ingat, masalah ini muncul karena kita sepakat bahwa energi gelap adalah energi yang dimiliki oleh ruang hampa. Mungkin solusi dari permasalahan ini sebenarnya sederhana : Energi gelap bukanlah energi ruang hampa. Energi gelap diwakili oleh konstanta kosmologis sedangkan energi ruang hampa dihitung dari teori kuantum. Selama ini kita menganggap dua energi ini adalah sama. Mungkin sebenarnya keduanya berbeda. Inilah solusi yang diusulkan oleh dua fisikawan Carroll dan Remmen.^[1]

Gravitasi dan dinamika alam semesta dideskripsikan oleh persamaan medan Einstein. Yang dilakukan oleh Carroll dan Remmen adalah memodifikasi persamaan yang disusun oleh Einstein ini dengan cara menghilangkan konstanta kosmologis dan menggantinya dengan konstanta baru bernama konstanta Carroll-Remmen. Dengan teknik ini, masalah konstanta kosmologis tampak berhasil diselesaikan. Sebenarnya mereka tidak menyelesaikan masalah melainkan menyingkirkan masalah. Dengan menganggap bahwa energi gelap dan energi ruang hampa itu adalah dua hal yang berbeda, masalah tersebut tidak akan muncul pada awalnya.

Makna dari Konstanta Carroll-Remmen

Teori Einstein sudah lolos banyak eksperimen sehingga memodifikasinya merupakan pekerjaan yang tidak mudah. Carroll dan Remmen telah memodifikasi persamaan medan Einstein tanpa mengubah prediksi-prediksi yang sudah berhasil diuji oleh eksperimen^[1]. Persamaan hasil modifikasi ini masih menghasilkan fenomena-fenomena seperti percepatan alam semesta, pembelokan cahaya bintang, lubang hitam, dilasi waktu gravitasi, dan sebagainya. Oleh karena itu, langkah yang mereka lakukan sudah benar sehingga tinggal dikembangkan lagi.

Pengembangan bisa dimulai dengan mencari makna dari konstanta Carroll-Remmen. Carroll dan Remmen menciptakan konstanta ini tanpa dasar alasan yang kuat melainkan hanya sekedar sebagai teknik matematis untuk memperoleh hasil yang diinginkan, yakni menghilangkan energi gelap. Apakah konstanta ini menunjukkan adanya partikel baru, gaya baru, atau sifat baru dari alam semesta yang belum diketahui sebelumnya? Fisikawan Ichiro Oda tampak mencoba menjawab pertanyaan ini. Ia merumuskan modifikasi baru dari persamaan medan Einstein dan ternyata memberikan hasil yang mirip dengan milik Carroll dan Remmen. Modifikasi milik Ichiro Oda bahkan berhasil menemukan asal-usul dari konstanta Carroll-Remmen.^[2]

Sekalipun Ichiro Oda berhasil menemukan asal-usul dari konstanta Carroll-Remmen, ia masih belum menemukan maknanya. Ini artinya kita sama saja kembali ke masalah awal. Mengganti konstanta kosmologis dengan konstanta Carroll-Remmen rupanya hanya menggeser masalah saja, bukan menyelesaikannya. Hal ini semakin diperkuat setelah dilakukan tinjauan menggunakan teori kuantum. Perhitungan menggunakan teori kuantum menyatakan bahwa teori Carroll-Remmen tidak stabil sehingga perlu dikoreksi lagi^[3]. Energi gelap tampaknya masih tetap gelap. Belum ada yang bisa memberikan secercah sinar untuk menyingkap rahasia di baliknya.

REFERENSI:

[1] S. M. Carroll and G. N. Remmen. 2017. A nonlocal approach to the cosmological constant problem. Phys. Rev. D 95, 123504

 [2] I. Oda. 2017. Manifestly local formulation of nonlocal approach to the cosmological constant problem. Phys. Rev. D 95, 104020

[3] I.Oda. 2017. Quantum aspect of nonlocal approach to the cosmological constant problem. Phys. Rev. D 96, 024027