Mengenal Alam Semesta : Rumah Kita (bag-3)

Pada bagian pertama dan kedua tulisan ini..dipaparkan tentang seputar dunia kosmologi, skenario big bang sampai prediksi tentang akhir alam smesta...

Berikut adalah bagian terakhir dari tulisan ini:

B. Masalah Dalam Skenario Big-Bang

Skenario Big-Bang sangat sukses dalam menerangkan sejarah alam semesta. Namun skenario ini tak luput dari masalah-masalah. Di antara beberapa masalah itu adalah: masalah cakrawala (horizon problem), masalah kedataran (flatness problem), masalah kehomogenan (homogenity problem) dan masalah singularitas (singularity problem)

Masalah Cakrawala (masalah sebab akibat)

Dalam skenario Big-Bang ada suatu jarak (radius) yang disebut jarak cakrawala (horizon distance) yaitu suatu jarak di mana dua buah titik dalam ruang waktu (ruang-empat) dapat berhubungan sebab akibat. Jarak ini pada masa sekarang dianggap (ternyata) sama dengan jari-jari alam semesta yang teramati (observable universe). Dengan menggunakan perumusan dari skenario Big-Bang sendiri, jika dihitung ke masa yang sangat lampau ternyata jarak cakrawala jauh lebih kecil dari pada bagian teramati dari alam semesta. Jika kita mengambil pada saat alam semesta bersuhu 10_­¹⁷ GeV ternyata jarak cakrawala menjadi sekitar 28 orde lebih kecil dari pada radius teramati dari alam semesta. Jika hal ini diperluas ke dimensi volume maka bagian cakrawala akan 84 orde lebih kecil dari bagian yang teramati. Ini berarti pada saat itu terdapat 10⁸⁴ daerah yang tidak berhubungan sebab akibat satu dengan yang lain !! Inilah yang disebut masalah cakrawala atau sering disebut masalah sebab akibat (causality problem).

C.  Skenario Alam Semesta Terinflasi

Skenario alam semesta terinflasi (inflationary universe scenario) pertama kali diusulkan oleh Alan H. Guth pada tahun 1981 sebagai suatu skenario yang dirancang untuk menjawab masalah-masalah pada skenario baku yang untuk beberapa lama hampir metafisis. Karena skenario ini juga mengalami masalah, maka skenario inflasi ini kemudian diperbaharui oleh Linde dari Institut Fisika Lebedev Moscow dan Albrecht dan Steindhardt dari Amerika Serikat pada tahun 1982 yang dikenal dengan skenario LAS. Skenario yang pertama diusulkan oleh Guth ini, diperuntukkan untuk menjawab masalah cakrawala. Dalam skenario ini, alam semesta pada tahap awal berakspansi secara eksponensial terhadap waktu dengan ekspansi yang luar biasa besarnya dalam waktu yang sangat singkat. Ekspansi eksponensial yang sangat besar inilah yang disebut dengan inflasi. Pada saat itu radius alam semesta memuai sekitar 10⁵⁰ kali dari sebelum terinflasi. Ketika alam semesta terinflasi inilah jarak cakrawala akan menutupi atau melingkupi radius alam semesta yang teramati. Skenario inflasi alam semesta ini sangat rumit. Landasan teori dari skenario ini antara lain teori medan dan fisika energi tinggi. Skenario ini sekarang menjadi trend para kosmolog.

3.    Penutup: Fisika Partikel dan Kosmologi

Dewasa ini fisika partikel dan kosmologi saling terkait begitu eratnya. Hampir mustahil seseorang menjadi pakar dalam bidang fisika partikel tanpa memiliki pengetahuan tentang kosmologi, demikian pula sebaliknya. `Rumah kita` yang kita huni saat ini adalah rumah yang sangat luas dan tidak ada satupun (nothing) di luarnya secara fisikawi. Jika misalkan kita ingin mengetahui manakah yang lebih baik mutunya antara semen tiga roda, semen padang, atau semen tonasa, kita tidak dapat keluar dari `rumah` dan menanyakan ke `masyarakat umum`. Akan tetapi kita harus meneliti sendiri apa yang ada di rumah kita tersebut untuk mengetahui mana yang lebih baik di antara ketiganya. Tetapi di bagian mana yang terbuat dari semen padang, semen tonasa, dan semen tiga roda? Tentu kita membutuhkan pengetahuan awal tentang sifat ketiga semen tersebut.

  

Demikian pula pada fisika fartikel dan kosmologi. Dewasa ini kajian-kajian fisika partikel diarahkan untuk menjawab masalah-masalah seperti : monokutub magnet, quark, teori kemanunggalan agung, dan sebagainya. Banyak teori dan model yang telah dibuat untuk menerangkan / meramalkan berbagai masalah tersebut. Kesemuanya memerlukan verifikasi empiris. Untuk membuat laboratorium (akselerator) yang menguji model-model tersebut tidaklah mudah. Di samping masalah-masalah non tehnis seperti dukungan dana dan kebijakan pemerintah, juga masalah tehnis seperti energi akselerator. Sebagai contoh adalah super-proton-syncrotron (SPS) di CERN Jenewa, mampu mempercepat proton sampai berenergi  500 GeV dalam suatu lingkaran yang diameternya melebihi 1 mil. Namun berapakah energi yang harus dibangkitkan untuk menguji teori kemanunggalan interaksi kuat dan elektroweak? Jauh lebih besar dari itu ! Konon dibutuhkan akselerator dengan keliling melebihi keliling bumi ! Belum lagi jika interaksi gravitasi diikutkan, tentu akan sangat mustahil membuat akseleratornya. `Laboratorium` dengan energi yang sangat besar seperti yang diharapkan untuk menguji model-model yang sedang dikembangkan  pada saat ini hanya pernah ada sekali di alam semesta yaitu pada saat yang sangat dini dari alam semesta. Maka seorang  fisikawan partikel harus menengok kosmologi. Mungkin tidak perlu membuat akselerator yang sangat mahal dan besar jika teori-teori dalam kosmologi sudah mapan. Tetapi untuk mewujudkan hal tersebut tentunya para kosmolog membutuhkan pengetahuan fisika partikel yang memadai.

Dari uraian ini kita tahu betapa rumitnya untuk mengenal `rumah kita` sendiri. Berapa banyak batang pena yang telah dipakai dan telah berapa liter tinta telah dihabiskan untuk sekedar mengenal `rumah kita`. Belum lagi ilmu tentang para penghuninya. Bagaimana pula dengan ilmu Allah yang lain tentunya kita tak sanggup menulisnya, sebagaimana firman-Nya dalam surah Luqman ayat 27 yang artinya:

‘ Dan sekiranya semua pohon yang ada di bumi dijadikan pena dan laut (dijadikan tinta), ditambah lagi sesudah itu dengan tujuh laut, belum habis dituliskan kalimat Allah. Sesungguhnya Allah itu Maha Kuasa lagi Maha Bijaksana”

Wallahu a`lam

Semoga Bermanfaat

Baca juga tentang Fisika Partikel di sini

Daftar Pustaka*

  1. Al - Qur`an

  2. Catatan kuliah Teori Relativitas Umum dari Abdullah Renreng

  3. Filsafat Fisika dan Al-Qur`an (jurnal Ulumul Qur`an) oleh Ahmad Baiquni

  4. Fokus Kosmologi dalam Al-Qur`an (jurnal Ulumul Qur`an) oleh Rahman Djay

  5. An Introdution to General Relativity by S.K. Bose

  6. Inflationary Universe Scenario (physical Review D23) by A.H.Guth

  7. The Inflationary Universe (American Scientific) by Albrecht and  Steindhardt

  8. Toward The Inflationary Paradigm: Lectures On Inflationary Cosmology (Acta  Physica Polonica B18) by M.S. Turner

  9. The Cosmic Onion by Frank Close

10. The Inflatinary Universe Scenario (Report of Progress Physics 47) by A.D. Linde

11. Physics for Scientists & Engineers by Raymond A. Serway

12. Perumusan Skenario Inflasi Alam Semesta (skripsi S1) oleh Muh. Taufiq Tamam

* Sebagian besar pustaka di atas tidak lagi berada di tangan penulis diakibatkan banjir Februari 2007.