Para ilmuwan di University of Oxford mungkin telah memecahkan salah satu pertanyaan terbesar dalam fisika modern. Dengan makalah terbaru yang mempersatukan materi gelap dan energi gelap menjadi sebuah fenomena tunggal: sebuah fluida yang memiliki ‘massa negatif’. Jika Anda mendorong massa negatif, maka ia akan mempercepat ke arah Anda. Teori baru yang menakjubkan ini juga dapat membuktikan kebenaran prediksi yang telah dibuat Einstein 100 tahun lalu.
Model alam semesta kita yang sekarang dikenal luas, yang disebut LambdaCDM, tidak memberi tahu kita apa pun tentang materi gelap dan energi gelap seperti apa fisiknya. Kita hanya bisa mengetahuinya berkat efek gravitasi yang mereka miliki terhadap materi lain yang bisa kita amati.
Model baru ini, yang diterbitkan di Astronomy and Astrophysics, oleh Dr Jamie Farnes dari Oxford e-Research Centre, Department of Engineering Science, menawarkan penjelasan baru. Dr Farnes mengatakan: ‘Kami sekarang berpikir bahwa baik materi gelap dan energi gelap keduanya dapat disatukan menjadi fluida yang memiliki tipe ‘gravitasi negatif ‘, menolak semua materi lain di sekitarnya. Meskipun hal ini aneh bagi kita, itu menunjukkan bahwa kosmos kita simetris baik dalam kualitas positif maupun negatif.’
Materi gelap sepertinya melebihi materi yang terlihat sekitar enam banding satu, di mana telah membentuk sekitar 27% dari alam semesta dan energi gelap membentuk sekitar 68%. Jika keduanya digabungkan maka jumlahnya akan menjadi 95%. Inilah fakta yang serius: Materi yang kita ketahui (yang dapat terlihat), telah membentuk semua bintang dan galaksi di mana hanya menyumbang sekitar 5% saja dari seisi alam semesta.
Keberadaan materi negatif ini sebelumnya telah dikesampingkan karena materi ini dianggap akan menjadi kurang padat seiring alam semesta yang mengembang, yang bertentangan dengan pengamatan kita yang menunjukkan energi gelap tidak menipis seiring waktu. Namun, penelitian Dr Farnes menerapkan ‘tensor penciptaan’, yang memungkinkan massa negatif untuk terus menerus diciptakan. Ini menunjukkan bahwa ketika semakin banyak massa negatif yang terus-menerus meledak, fluida massa negatif ini tidak mengencer selama ekspansi kosmos. Faktanya, fluida ini tampak identik dengan energi gelap.
Teori Dr Farnes juga memberikan prediksi pertama yang tepat tentang perilaku halo materi gelap. Kebanyakan dari galaksi berputar dengan sangat cepat sehingga mereka seharusnya mengoyak diri mereka sendiri dan tercerai-berai, namun kenyataannya malah tetap menyatu yang menunjukkan bahwa ‘halo’ gelap yang tak terlihat dipastikan telah menahannya. Penelitian baru yang diterbitkan menampilkan simulasi komputer dari sifat-sifat massa negatif yang memprediksi pembentukan halo materi gelap seperti yang disimpulkan oleh pengamatan menggunakan teleskop radio modern.
Albert Einstein memberikan petunjuk pertama tentang ‘alam semesta gelap’ tepat 100 tahun yang lalu, ketika ia menemukan parameter dalam persamaannya yang dikenal sebagai ‘konstanta kosmologis’, yang sekarang kita kenal sebagai sinonim dari ‘energi gelap’. Einstein secara terkenal menyebut konstanta kosmologis sebagai ‘kesalahan terbesarnya’, meskipun pengamatan astrofisika modern membuktikan bahwa itu adalah fenomena nyata. Dalam catatan yang berasal dari tahun 1918, Einstein menggambarkan konstanta kosmologisnya, menuliskan bahwa ‘modifikasi terhadap teori diperlukan sedemikian rupa sehingga’ ruang kosong ‘mengambil peran gravitasi negatif yang didistribusikan ke seluruh ruang antarbintang.’ Oleh karena itu, mungkin saja Einstein sendiri meramalkan alam semesta yang dipenuhi oleh massa-negatif.
Dr Farnes mengatakan: ‘Pendekatan sebelumnya untuk menggabungkan energi gelap dan materi gelap telah mencoba untuk memodifikasi teori relativitas umum Einstein, yang ternyata sangat menantang. Pendekatan baru ini mengambil dua gagasan lama yang telah diketahui kompatibel dengan teori Einstein – massa negatif dan penciptaan materi – dan menggabungkannya bersama.
‘Hasilnya nampak cukup indah: energi gelap dan materi gelap dapat disatukan menjadi satu zat tunggal, dengan kedua efek itu hanya dapat dijelaskan sebagai materi massa positif yang berselancar di lautan massa negatif.’
Pembuktian dari teori Dr Farnes akan datang dari sebuah tes yang dilakukan dengan teleskop radio mutakhir yang dikenal sebagai Square Kilometer Array (SKA), sebuah upaya internasional untuk membangun teleskop terbesar di dunia di mana University of Oxford turut berkolaborasi.
Dr Farnes menambahkan: ‘Masih banyak masalah teoritis dan simulasi komputasi yang dapat dilakukan, dan LambdaCDM memiliki percobaan awal hampir 30 tahun, tetapi saya menantikan untuk melihat apakah versi baru LambdaCDM yang diperluas ini dapat secara akurat mencocokkan bukti pengamatan lainnya dari kosmologi kita. Jika benar, itu akan menunjukkan bahwa 95% alam semesta yang hilang memiliki solusi estetika: kita lupa untuk menyertakan sebuah tanda minus sederhana .’
