优游国际

KOMPAS.com - Selama hampir satu abad, para ilmuwan dibuat bingung oleh kenyataan bahwa massa yang terlihat di alam semesta tidak cukup untuk menjelaskan bagaimana galaksi berputar. Karenanya mereka menduga ada sesuatu yang tak terlihat – yang disebut materi gelap (dark matter) – yang memengaruhi gravitasi dalam skala besar. Namun, apa sebenarnya materi gelap ini masih menjadi misteri besar dalam dunia fisika.

Kini, dua fisikawan dari Dartmouth College di Amerika Serikat, Guanming Liang dan Robert Caldwell, mengusulkan sebuah teori yang sangat berbeda dari pandangan umum. Mereka menyatakan bahwa materi gelap mungkin berasal dari partikel tak bermassa yang bergerak secepat cahaya pada masa awal alam semesta, dan kemudian membeku menjadi "gumpalan" bermassa.

“Teori kami mencoba menjelaskan bagaimana sesuatu yang awalnya berupa cahaya bisa berubah menjadi gumpalan,” ujar Caldwell.

Baca juga: Apakah Materi Gelap Akan Segera Ditemukan?

Dari Cahaya Menjadi Gumpalan Gelap

Menurut teori ini, sekitar 13,7 miliar tahun lalu, ketika alam semesta masih sangat kecil dan padat, berbagai partikel energi tinggi bertebaran ke segala arah, saling bertabrakan karena tidak ada cukup ruang. Kondisi ini mirip seperti pesta kuantum yang penuh sesak.

Dalam teori yang dikenal sebagai model Nambu dan Jona-Lasinio, partikel-partikel jenis Dirac fermion yang memiliki energi tinggi bisa saling "berpasangan", mirip dengan cara elektron membentuk pasangan Cooper dalam bahan superkonduktor. Saat alam semesta mendingin, pasangan-pasangan partikel ini bisa mengalami perubahan radikal: dari partikel cepat dan panas menjadi partikel lambat yang bermassa – seperti awan petir yang berubah menjadi badai es.

“Yang paling mengejutkan dari model matematika kami adalah lonjakan energi yang menukik tajam – dari energi tinggi dan rapat menjadi energi rendah yang menggumpal,” jelas Liang.

Baca juga: Fenomena Misterius di Pusat Galaksi Mungkin Ungkap Materi Gelap Baru

Science Photo Library Galaksi berputar seakan-akan memiliki massa yang lebih banyak terkonsentrasi di pusatnya daripada yang terlihat oleh mata.

Teori Sederhana dengan Implikasi Besar

Keindahan teori ini terletak pada kesederhanaannya. Liang menyebutkan bahwa kita tidak perlu menambahkan unsur-unsur aneh ke dalam sistem untuk menjelaskannya.

“Model matematika dalam teori kami sangat indah karena cukup sederhana – kita tidak perlu membangun terlalu banyak hal agar sistem ini bekerja,” katanya.

Selain menjelaskan asal usul materi gelap, teori ini juga memberikan petunjuk kemana perginya sebagian besar energi di awal alam semesta. Proses transformasi energi menjadi massa dalam bentuk partikel gelap ini bisa menjadi kunci untuk memahami mengapa kepadatan energi saat ini jauh lebih rendah dibandingkan dengan masa awal kosmos.

Baca juga: Teleskop Luar Angkasa Euclid Akan Diluncurkan, Pelajari Materi Gelap

Bisa Diuji dengan Data yang Sudah Ada

Berbeda dengan banyak teori lain tentang materi gelap yang sulit diuji, teori Liang dan Caldwell membuka peluang baru: bukti dari teori ini bisa dicari dalam data radiasi latar kosmik (cosmic microwave background) – cahaya redup dari masa-masa paling awal alam semesta yang masih bisa dideteksi hingga hari ini.

Transformasi partikel dari panas dan cepat menjadi dingin dan lambat kemungkinan meninggalkan jejak yang khas dalam pola radiasi ini. Jika jejak tersebut ditemukan, itu bisa menjadi bukti kuat bahwa fermion energi tinggi memang menjadi salah satu sumber materi gelap.

“Ini sangat menarik,” kata Caldwell. “Kami menyajikan cara baru untuk berpikir tentang, dan mungkin mengidentifikasi, materi gelap.”

Penelitian ini telah dipublikasikan dalam jurnal .

Baca juga: Studi: Materi Gelap Ini Ganggu Pergerakan Galaksi Bima Sakti, Apa Itu?