Dunia Pararel - Michio Kaku [#104]

Bagian 2 : Multiverse > Bab 9 Mencari Gema Dari Dimensi Kesebelas

Detektor Gelombang Gravitasi LIGO

Tapi untuk menggali isu mempunyai kegunaan mengenai alam semesta awal, seseorang harus mengobservasi gelombang gravitasi secara langsung, bukan tak langsung. Pada 2003, detektor operasional gelombang gravitasi pertama, LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), hasilnya meluncur, merealisasikan harapan berdekade-dekade untuk memeriksa misteri alam semesta dengan gelombang gravitasi. Sasaran LIGO ialah mendeteksi insiden kosmik yang terlampau jauh atau kecil untuk diobservasi oleh teleskop Bumi, ibarat tubrukan black hole atau bintang neutron.

LIGO terdiri dari dua kemudahan laser raksasa, satu di Hanford, Washington, dan satunya lagi di Livingston Parish, Louisiana. Tiap kemudahan mempunyai dua pipa, masing-masing sepanjang 2,5 mil, menghasilkan pipa raksasa berbentuk L. Dalam setiap pipa ditembakkan laser. Pada lipatan L, kedua sinar laser bertubrukan, dan gelombang mereka berinterferensi dengan satu sama lain. Normalnya, bila tidak terdapat disturbansi, kedua gelombang akan sinkron sehingga mereka saling menetralisir. Tapi kalau gelombang gravitasi kecil sekalipun terpancar dari tubrukan black hole dan bintang nuetron mengenai piranti, itu mengakibatkan satu lengan berkontraksi dan mengembang secara berbeda dari lengan lain. Disturbansi ini cukup untuk mengacaukan penetralan halus dua sinar laser. Alhasil, kedua sinar laser, bukannya saling menetralkan, membuat contoh interferensi khas ibarat gelombang yang sanggup dianalisis oleh komputer secara detil. Semakin besar gelombang gravitasinya, semakin besar ketidaksepadanan antara dua sinar laser, dan semakin besar contoh interferensinya.

Teknik LIGO sungguh mengagumkan. Karena molekul udara sanggup menyerap sinar laser, pipa yang menampung sinar harus dikosongkan hingga sepertriliun tekanan atmosfer. Tiap-tiap detektor memakan 300.000 kaki kubik ruang, artinya LIGO mempunyai ruang vakum artifisial terbesar di dunia. Yang memberi LIGO sensitifitas sehebat itu, sebagian, ialah desain cermin, yang dikendalikan oleh magnet kecil, enam buah secara keseluruhan, masing-masing seukuran semut. Cermin-cerminnya begitu mengkilap sehingga akurat hingga 1 penggalan dalam 30 permiliar inchi. “Bayangkan seandainya Bumi sehalus itu. Rata-rata gunung tidak akan menjulang lebih dari satu inchi,” kata GariLynn Billingsley, yang mengawasi cermin. Mereka begitu halus sehingga sanggup dipindahkan sejauh kurang dari seperjuta meter, yang barangkali mengakibatkan cermin LIGO sebagai cermin paling sensitif di dunia. “Kebanyakan insinyur sistem kendali berhenti bicara dikala mendengar apa yang coba kami lakukan,” kata ilmuwan LIGO, Michael Zucker.

Karena LIGO luar biasa seimbang, kadang kala ia terganggu oleh getaran kecil tak diinginkan dari sumber-sumber yang sulit dipercaya. Detektor di Louisiana, misalnya, tidak sanggup dijalankan di siang hari karena adanya penebang pohon yang menebang pepohonan pada jarak 1.500 kaki dari lokasi. (LIGO begitu sensitif sampai-sampai penebangan yang berlangsung pada jarak satu mil membuatnya tidak sanggup dijalankan di siang hari.) Di malam hari pun, getaran dari kereta barang yang lewat di tengah malam dan pukul 6 pagi mengurung banyaknya waktu berkesinambungan operasi LIGO.

Bahkan selemah-lemahnya gelombang samudera yang menghantam garis pantai yang jauhnya bermil-mil, sanggup menghipnotis hasil. Gelombang samudera yang pecah di pantai-pantai Amerika Utara hanyut ke darat setiap 6 detik, secara rata-rata, dan ini menghasilkan geraman rendah yang betul-betul sanggup dikenali oleh laser. Kenyataannya, frekuensi noise tersebut begitu rendah sehingga betul-betul mempenetrasi bumi. “Terasa ibarat gemuruh,” kata Zucker, mengomentari noise gelombang pasang ini. “Musim topan di Louisiana sangat memusingkan kepala.” LIGO juga terpengaruh oleh arus pasang yang diakibatkan oleh gravitasi Bulan dan Matahari yang menarik Bumi, menghasilkan disturbansi beberapa permiliar inchi.

Guna menyingkirkan disturbansi luar biasa kecil ini, para insinyur LIGO berbuat apa saja untuk mengisolasi banyak penggalan piranti ini. Setiap sistem laser bersandar di atas empat peron baja tak berkarat raksasa, masing-masing ditumpuk di atas satu sama lain; masing-masing level dipisahkan oleh pér/pegas untuk meredam getaran. Masing-masing instrumen optik sensitif mempunyai sistem isolasi seismik sendiri; lantainya ialah pelat beton setebal 30 inchi yang tidak terangkai dengan dinding.

LIGO bergotong-royong merupakan penggalan dari sebuah konsorsium internasional, yang meliputi detektor Prancis-Italia berjulukan VIRGO di Pisa (Italia), detektor Jepang berjulukan TAMA di luar Tokyo, dan detektor Inggris-Jerman berjulukan GEO600 di Hanover (Jerman). Secara keseluruhan, biaya konstruksi final LIGO akan mencapai $292 juta (plus $80 juta untuk pemesanan dan upgrade), menjadikannya proyek termahal yang pernah dibiayai oleh National Science Foundation.

Tapi dengan sensitifitas ini pun, banyak ilmuwan mengakui bahwa LIGO mungkin tidak cukup sensitif untuk mendeteksi peristiwa-peristiwa yang sungguh menarik selama masa hidupnya. Upgrade berikutnya, LIGO II, dijadwalkan berlangsung pada 2007 bila pendanaan dikabulkan. Jika LIGO tidak mendeteksi gelombang gravitasi, taruhannya LIGO II akan bisa. Ilmuwan LIGO, Kenneth Libbrecht, mengklaim bahwa LIGO II akan memperbaiki sensitifitas peralatan seribu kali lipat: “Anda beranjak dari [pendeteksian] satu insiden setiap 10 tahun, yang agak menyakitkan, ke [pendeteksian] satu insiden setiap 3 hari, yang sangat menyenangkan.”

Supaya LIGO mendeteksi tubrukan dua black hole (dalam jarak 300 juta tahun-cahaya), seorang ilmuwan sanggup menunggu selama setahun hingga seribu tahun. Banyak astronom mungkin berpikiran lain mengenai penyelidikan insiden demikian dengan LIGO bila penyelidikan ini mengandung arti bahwa cicit mereka akan menjadi orang yang menyaksikan insiden tersebut. Tapi sebagaimana dikatakan ilmuwan LIGO, Peter Saulson: “Orang-orang memperoleh kesenangan dari memecahkan tantangan teknis ini, sebagaimana para pembangun katedral di zaman pertengahan yang terus bekerja seraya menyadari bahwa diri mereka mungkin tidak akan melihat gereja yang rampung. Tapi bila tidak ada kesempatan untuk melihat gelombang gravitasi selama karir saya, saya tidak akan bekerja di bidang ini. Ini bukan sekadar demam Nobel... Tingkat presisi yang kami usahakan menandai kegiatan kami; kalau Anda berhasil, Anda menerima ‘barang yang tepat’.” Dengan LIGO II, kesempatannya jauh lebih baik untuk menemukan insiden menarik dalam seumur hidup kita. LIGO II sanggup mendeteksi tubrukan black hole dalam jarak jauh lebih besar, 6 miliar tahun-cahaya, dengan angka 10 tubrukan per hari hingga 10 tubrukan per tahun.

Namun, LIGO II pun tidak akan cukup canggih untuk mendeteksi gelombang gravitasi yang dipancarkan dari jenak penciptaan. Untuk itu, kita harus menanti 15 hingga 20 tahun lagi untuk kehadiran LISA.