Pada bulan Februari tahun ini, para astronom membuat penemuan monumental. Hampir seratus tahun setelah ramalan mereka oleh Albert Einstein, para saintis akhirnya menemui gelombang graviti - "riak dalam ruang-waktu", yang diterangi oleh radiasi dua lubang hitam yang bergabung. Pemerhatian ini adalah pengesahan yang sangat jelas mengenai teori relativiti umum Einstein, tetapi pada masa yang sama peristiwa ini merupakan bukti berani bahawa undang-undang teori ini berhenti berfungsi sebaik sahaja mereka sampai di cakrawala peristiwa lubang hitam.
Sejak Februari tahun ini, Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory (LIGO) telah melihat gelombang graviti sebanyak tiga kali. Para penyelidik akhirnya memerhatikan penemuan tersebut dan kini mengaku telah menemui bukti yang disebut "gema" dalam gelombang yang menantang ramalan Einstein mengenai lubang hitam.
Pernyataan-pernyataan ini kini diterbitkan di perpustakaan dalam talian ilmiah ArXiv.org, di mana ia dapat dianalisis oleh anggota komuniti fizik lain sebelum dikemukakan kepada tinjauan rakan sebaya. Oleh itu, ada kemungkinan yang sangat nyata bahawa fakta-fakta segar akan dijumpai dalam kerangka pandangan luar terhadap data mengenai pengamatan gema ini. Di samping itu, bukti yang dikemukakan diberikan dengan ketepatan 5 Sigma, yang merupakan standard emas dalam dunia fizik. Ini bermaksud bahawa dalam 3.5 juta ada satu kemungkinan bahawa pemerhatian itu adalah kebetulan murni.
Namun, jika kajian lain menunjukkan bahawa "gema" ini benar-benar ada, maka bagi fizik, ia akan menjadi peristiwa besar. Sebelumnya, telah disarankan agar undang-undang relativitas umum dihancurkan menjadi lebih kecil ketika mendekati pusat lubang hitam, tetapi penemuan ini akan menunjukkan bahawa undang-undang juga berhenti berfungsi di sempadan fenomena ruang-waktu ini. Sekiranya demikian, ini mungkin merupakan permulaan kelahiran undang-undang fizik yang sama sekali baru.
"Penemuan LIGO dan organisasi lain dalam perspektif menawarkan peluang luar biasa untuk meneroka undang-undang fizikal baru," kata Steve Giddings, seorang penyelidik lubang hitam di University of California, Santa Barbara, yang tidak terlibat dalam kajian yang dijelaskan hari ini.
Sekiranya gema itu ternyata palsu, maka kerelatifan umum hanya perlu lulus ujian yang lain. Selama beberapa dekad, ahli fizik telah berusaha mengubah lubang hitam ke dalam teori ini, berusaha mencari cara yang akan mengintegrasikannya dengan mekanik kuantum, tetapi teori Einstein telah berjalan dengan baik hingga sekarang.
Tetapi sebelum kita meneruskan perbincangan, mari kita fahami apakah gema ini dan bagaimana kaitannya dengan relativiti umum.
Semuanya datang ke paradoks maklumat yang disebut lubang hitam. Menurut teori Einstein, segala sesuatu yang melintasi cakerawala peristiwa lubang hitam harus hilang, tidak meninggalkan apa-apa. Dalam pengertian tradisional, ini bermaksud bahawa tidak ada apa-apa, bahkan cahaya yang dapat keluar dari lubang hitam (oleh itu, omong-omong, nama objek ini).
Video promosi:
Baru-baru ini, para saintis sangat bingung dengan menguji teori ini. Sesungguhnya, menurut undang-undang mekanik kuantum, bahan yang diserap oleh lubang hitam sebenarnya dapat meninggalkan jejak dalam bentuk maklumat. Oleh itu, bagaimana cakrawala peristiwa dapat dijelaskan secara serentak baik dari sudut relativiti umum (semuanya musnah setelah melintasi sempadannya), dan dari sudut pandang mekanik kuantum (dari objek, maklumatnya tetap ada)?
Soalan ini adalah salah satu yang paling sukar dalam fizik moden, dan saintis masih tidak dapat menemui jawapannya.
Satu penjelasan yang dicadangkan adalah hipotesis firewall 2012, yang menunjukkan bahawa terdapat cincin zarah-zarah bermuatan tinggi di sekitar cakrawala peristiwa, yang membakar semua perkara yang melaluinya.
Ahli fizik Stephen Hawking mempunyai anggapan yang berbeza. Dia percaya bahawa lubang hitam dapat dikelilingi oleh "rambut" lembut (tentu saja rambut digunakan di sini sebagai metafora). "Rambut" ini mewakili gangguan kuantum yang rendah dan memegang tanda tangan (maklumat, jika anda mahu) dari semua perkara yang pernah jatuh ke dalam lubang hitam.
Tidak kira hipotesis mana yang lebih cenderung kepada anda, mesej utamanya adalah sama: bukannya cakerawala peristiwa bersih yang diramalkan oleh relativiti umum, batas lubang hitam boleh menjadi jauh lebih kompleks dan kabur daripada yang kita bayangkan. Dan masalah utama di sini ialah kita tidak berpeluang untuk mengesahkan andaian ini. Sehingga LIGO mengesan gelombang graviti.
Sekarang, dengan adanya data, pasukan penyelidik antarabangsa mencadangkan kaedah untuk mengetahui apa yang berlaku di sekitar lubang hitam. Menurut anggapan baru, jika cakerawala peristiwa lubang hitam tidak benar-benar memikat hukum relativiti umum, maka gema harus tetap ada setelah gelombang gravitasi awal.
Menurut para penyelidik, mungkin untuk mengesannya berkat "rambut" yang mengelilingi lubang hitam, yang berada dalam keadaan teruja dan berkelakuan seperti cermin. Mereka menangkap beberapa gelombang graviti yang melarikan diri dari lubang hitam, menyelimuti mereka, menyebarkan beberapa keadaan gangguan mereka, dan kemudian dapat dikesan oleh instrumen seperti LIGO.
Menurut perhitungan para saintis, gema ini dapat dikesan menggunakan LIGO 0.1 dan 0.3 saat selepas pembebasan awal gelombang graviti. Dan - lihatlah! Para saintis telah menjadi saksi ini! Lebih-lebih lagi, peristiwa itu diperhatikan tidak hanya dalam rangka pengesanan gelombang gravitasi pertama pada bulan Februari tahun ini, tetapi juga dalam kerangka ketiga pengamatan gelombang graviti tahun ini.
Sudah tentu, harus difahami bahawa ketiga-tiga peristiwa itu hampir tidak dapat disebut sebagai data statistik yang boleh dipercayai. Oleh itu, walaupun terdapat kemungkinan bahawa gema ini adalah bunyi latar belakang (1 dari 270 kes, atau kesalahan 2,9 Sigma), pemerhatian selanjutnya akan membantu para penyelidik membina asas bukti yang lebih kukuh.
"Berita baiknya adalah bahawa kejelasan dan kepekaan LIGO akan bertambah baik dalam masa terdekat, jadi kami mempunyai peluang yang lebih tegas dalam dua tahun ke depan untuk mengesahkan atau menolak pemerhatian ini," kata penyelidik utama Niaesh Afshordi.
Walaupun gema itu dapat disahkan, mereka tidak akan menjawab persoalan tahap kekaburan apa yang ada pada batas lubang hitam. Oleh itu, penyelesaian paradoks maklumat telah ditangguhkan buat masa ini. Setakat ini, satu perkara yang jelas: salah satu penemuan terpenting dalam fizik tahun ini menjadi lebih menggoda.
NIKOLAY KHIZHNYAK
