BEGINILAH AWAL MULA THEORY STRING

String Theory diawali dari sebuah insiden yg terjadi beratus-ratus tahun lalu, ketika sebuah apel jatuh menimpa kepala Isaac Newton. Ya, itulah gravitasi. Sebuah gaya yang dahulunya dianggap mungkin sebagai fenomena yang diterima begitu saja tanpa bisa dikalkulasi. Ditemukannya gaya gravitasi oleh Isaac Newton dianggap sebagai penjelasan yang cukup komprehensif mengenai gaya tarik menarik antara matahari dan planet-planet yang ada di tata surya kita. Gravitasi akhirnya bisa dikalkulasi dan menjadi gaya fundamental di alam semesta ini. Namun tetap saja fisika klasik ala Newton ini tidak mampu menjelaskan secara rinci, apa itu gravitasi.

Fisika di zaman Albert Einstein yang terkenal dengan teori relativitas umumnya mampu menjelaskan lebih mengenai gravitasi ini. Setiap partikel pasti memiliki gaya gravitasi. Oleh karena itu partikel yg bersatu membentuk massa yang sangat besar (planet misalnya) memiliki gaya gravitasi yang sangat besar juga. Menurut teori ini, gravitasi dapat melengkungkan cahaya dan ruang. begitu juga planet-planet yangg ada di alam semesta ini. Gravitasi yg disebabkan bintang/planet dapat melengkungkan ruang. Ibarat bola bowling yang diletakkan di tengah-tengah trampolin. Trampolin tersebut pasti akan melengkung akibat berat dari bola bowling. Apabila sebuah kelereng digelindingkan dari pinggir trampolin, pasti gerakan kelereng tsb akan melengkung. Demikian pula yg terjadi pada waktu dan cahaya. Cahaya yg merupakan partikel foton memiliki gaya elektromagnetik, dan melengkung akibat gravitasi yang sangat besar. Itulah yg terjadi di tata surya kita. Einstein meyakini bahwa alam semesta berperilaku menurut hukum-hukum fisika yang teratur. "Tuhan tidak bermain dadu" katanya. Gravitasi berhasil dijelaskan dalam skala besar.

Selain gaya gravitasi dan elektromagnetik, ditemukan pula gaya lain yang tedapat dalam materi (atom) yaitu gaya nuklir kuat dan nuklir lemah. Gaya gravitasi, bersama dengan gaya elektromagnetik, nuklir kuat, dan nuklir lemah menjadi 4 pondasi gaya fundamental (dasar) yang menyusun alam semesta ini. Keempat gaya tersebut memiliki energi. Energi yang paling besar adalah  energi nuklir kuat (makanya bom atom begitu besar ledakannya). Energi paling kecil adalah gravitasi. Kenapa? Hal ini dapat digambarkan dalam fisika kuantum.

Fisika kuantum pada masa selanjutnya menjelaskan bahwa atom ternyata dapat dibagi menjadi bagian-bagian yg lebih kecil lagi. Bagian-bagian tersebut adalah elektron, proton, dan neutron. Bagian-bagian tersebut dapat dibelah menjadi lebih kecil lagi, yaitu lepton dan quarks. Pada skala ini, gravitasi seakan tidak punya arti apa-apa. Berbeda dengan gravitasi yang sangat berpengaruh pada skala besar seperti planet dan bintang. Inilah awal terjadinya dilemma, yaitu fisika kuantum vs relativitas umum.

Pada masa berikutnya, ilmuwan fisika ternama yaitu Stephen Hawking mengamati terjadinya Black Hole alias keruntuhan bintang. Black hole adalah keunikan tersendiri dalam dunia fisika. Sebuah bintang yang telah mencapai umurnya, kemudian mati. Kematian bintang ini ditandai dengan luruhnya atom2 penyusun bintang, yaitu ketika elektron sudah kehabisan energi dan jatuh ke inti atom sehingga ukuran atom menyusut, dan ukuran bintang mengecil hingga ukuran tak hingga kecilnya.

Keunikan dari black hole ini adalah gravitasinya yang sangat besar. Saking besarnya gravitasi yang dimiliki black hole ini, cahaya pun tidak dapat lepas. Kontradiksi pun terjadi. Bagaimana sebuah benda yg ukurannya sangat kecil tak hingga memiliki gravitasi yang sangat luar biasa besarnya? Bukankah dalam level kuantum, gravitasi tidak punya gigi sama sekali? Sebuah dilematis yang sangat membingungkan fisikawan saat itu.

Sedikit fisikawan yang bisa dibilang anti-mainstream pada saat itu, mengonsepkan sebuah bentuk penyusun segala bentuk gaya, termasuk gaya fundamental seperti gravitasi dan elektromagnetik. Ketika semua orang berpendapat bahwa partikel terkecil haruslah berbentuk bola, mereka mengonsepkan bentuk yang tidak terpikir oleh banyak orang, yaitu string, atau tali. String yang saling bergetar dan beresonansi inilah yang merupakan bagian terkecil dari semua materi yang ada di alam semesta ini. Kecilnya ukuran string dapat digambarkan sebagai berikut: bila atom adalah tata surya, string adalah sebatang pohon di bumi. String adalah bentuk satu dimensi yang hanya memiliki panjang, tidak punya luas.

Kendala besar pada teori string ini adalah ditemukannya partikel yang bermassa nol alias tidak memiliki massa (tachyon). Efeknya adalah partikel tsb bergerak dengan kecepatan cahaya. Ilmuwan berpendapat partikel tersebut adalah graviton, yaitu partikel pembawa gravitasi. Akhirnya, gravitasi dapat dijelaskan di alam kuantum.

Selanjutnya adalah persamaan matematis. Bila memang benar string itu ada, string akan dihadapkan pada permasalahan pelik, yaitu string harus bergerak melewati 10 dimensi sekaligus.

String merupakan partikel 1-dimensi. Ibarat sebuah tali, ujung string memiliki 2 jenis, yaitu open loop (seperti tali lurus) dan closed-loop (seperti karet gelang). String open loop harus terikat pada sejenis membran, yaitu brane. Brane merupakan string yang mengalami pelebaran sehingga ada dimensi luas. Brane merupakan bidang 2 dimensi. Closed-loop string dapat bergerak melewati brane sehingga mampu menembus dimensi2 lain yg lebih tinggi. Closed-loop inilah yang kemudian dikenal dengan nama graviton. Teori ini dikenal luas dengan nama M-Theory.

Teori ini selanjutnya mampu menjelaskan tentang paralel universe, (kemungkinan) adanya (dunia hingga) dimensi ke 10.

Referensi : wikipedia.org

Anda baru saja membaca artikel yang berkategori Fisika Modern dengan judul BEGINILAH AWAL MULA THEORY STRING. Anda bisa bookmark halaman ini dengan URL http://fisika-info.blogspot.com/2017/04/beginilah-awal-mula-lahirnya-string.html. Terima kasih!

Ditulis oleh: Ridwanaj - Monday, April 10, 2017