Dunia Pararel - Michio Kaku [#107]

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

Dark Matter di Ruang Tinggal Anda

Dark matter, jikalau beliau memang meliputi/merembes alam semesta, tidak semata-mata eksis di kevakuman angkasa yang dingin. Kenyataannya, semestinya beliau ditemukan pula di ruang tinggal Anda. Hari ini, sejumlah tim penelitian sedang berlomba untuk melihat siapa yang akan menjadi pihak pertama yang menjerat partikel dark matter pertama di laboratorium. Taruhannya tinggi; tim yang bisa menangkap partikel dark matter yang melewati detektor mereka akan menjadi orang pertama yang mendeteksi bentuk bahan gres dalam 2.000 tahun ini.

Ide sentral di balik eksperimen-eksperimen ini ialah dengan memakai seblok besar material murni (seperti sodium iodide, aluminium oxide, freon, germanium, atau silikon), yang di dalamnya partikel-partikel dark matter kemungkinan berinteraksi. Adakalanya, partikel dark matter bertubrukan dengan nukleus atom dan menjadikan teladan peluruhan khas. Dengan memotret jejak-jejak partikel yang terlibat dalam peluruhan ini, ilmuwan sanggup mengkonfirmasi kehadiran dark matter.

Para pelaksana eksperimen tidak mengecewakan optimis, alasannya sensitifitas peralatan mereka memberi mereka kesempatan manis untuk mengamati dark matter. Tata surya kita mengorbit black hole di pusat galaksi Bima Sakti pada kecepatan 220 kilometer per detik. Alhasil, planet kita menembus amat banyak dark matter. Fisikawan mengestimasi bahwa 1 miliar partikel dark matter mengalir melewati setiap meter persegi dunia kita setiap detik, termasuk melewati badan kita.

Walaupun kita hidup dalam “angin dark matter” yang bertiup di tata surya kita, eksperimen untuk mendeteksi dark matter di laboratorium luar biasa sulit dilakukan karena partikel dark matter berinteraksi dengan bahan biasa secara begitu lemah. Contoh, ilmuwan berharap mendapati 0,01 hingga 10 insiden per tahun terjadi dalam satu kilogram material di laboratorium. Dengan kata lain, Anda harus secara seksama mengawasi kuantitas besar material ini selama bertahun-tahun untuk melihat insiden yang konsisten dengan tubrukan dark matter.

Sejauh ini, eksperimen-eksperimen dengan kependekan menyerupai UKDMC di Inggris; ROSEBUD di Canfranc, Spanyol; SIMPLE di Rustrel, Prancis; dan Edelweiss di Frejus, Prancis, masih belum mendeteksi insiden demikian. Sebuah eksperimen berjulukan DAMA, di luar Roma, menjadikan kegemparan pada tahun 1999 ketika ilmuwan dikabarkan melihat partikel dark matter. Karena DAMA memakai 100 kilogram sodium iodide, beliau merupakan detektor terbesar di dunia. Namun, ketika ilmuwan lain mencoba menjiplak hasil DAMA, mereka tidak menemukan apa-apa, menjadikan keraguan terhadap temuan DAMA.

Fisikawan David B. Cline meninjau, “Bila detektor-detektor tersebut betul-betul mencatat dan memverifikasi sinyal, itu akan dimasukkan sebagai salah satu prestasi andal kurun 21... Misteri terbesar dalam astrofisika modern mungkin segera terpecahkan.”

Jika dark matter segera ditemukan, sebagaimana keinginan banyak fisikawan, itu sanggup menyokong supersimetri (dan barangkali, seiring waktu, teori superstring) tanpa pemakaian pemecah atom.

Dark Matter (Supersimetris) SUSI

Pertimbangan sekilas terhadap partikel-partikel yang diprediksikan oleh supersimetri mengatakan bahwa terdapat beberapa kandidat potensial yang bisa menjelaskan dark matter. Salah satunya ialah neutralino, keluarga partikel yang mengandung superpartner foton. Secara teoritis, neutralino terlihat cocok dengan data. Tidak hanya bermuatan netral, dan tak terlihat, dan juga masif (sehingga hanya terpengaruh oleh gravitasi), beliau pun stabil. (Ini karena beliau mempunyai massa partikel terendah dalam keluarganya dan risikonya tidak sanggup meluruh ke status lebih rendah). Terakhir, dan mungkin paling penting, alam semesta semestinya penuh dengan neutralino, yang akan menjadikan mereka sebagai kandidat ideal untuk dark matter.

Neutralino mempunyai satu keunggulan besar: mereka sanggup memecahkan misteri mengapa dark matter menyusun 23% kandungan materi/energi alam semesta sedangkan hidrogen dan helium hanya menyusun 4%, angka yang remeh.

Ingat kembali bahwa ketika alam semesta berumur 380.000 tahun, temperatur jatuh hingga atom-atom tak lagi dirobek-robek oleh tubrukan yang disebabkan oleh panas andal big bang. Pada waktu itu, bola api yang mengembang mulai mendingin, berkondensasi, dan membentuk seluruh atom stabil. Keberlimpahan atom hari ini berawal dari kira-kira periode waktu tersebut. Pelajarannya ialah bahwa keberlimpahan bahan di alam semesta berawal dari masa ketika alam semesta telah cukup mendingin sehingga bahan bisa stabil.

Argumen ini juga bisa dipakai untuk mengkalkulasi keberlimpahan neutralino. Tak usang sesudah big bang, temperatur begitu panas sehingga neutralino pun hancur oleh tubrukan. Tapi begitu alam semesta mendingin, pada waktu tertentu temperatur cukup jatuh sehingga neutralino bisa terbentuk tanpa dihancurkan. Keberlimpahan neutralino berawal dari era permulaan ini. Saat kita melaksanakan kalkulasi ini, kita mendapati bahwa keberlimpahan neutralino jauh lebih besar daripada atom, dan kenyataannya kuranglebih ekuivalen dengan keberlimpahan positif dark matter hari ini. Oleh alasannya itu, partikel-partikel supersimetris sanggup menjelaskan alasan mengapa dark matter sangat berlimpah di sepanjang alam semesta.