11 Pertanyaan Terbesar yang Belum Terjawab Tentang Kegelapan (Materi Gelap)

Dark Matter Web

Pada tahun 1930-an, seorang astronom Swiss bernama Fritz Zwicky memperhatikan bahwa galaksi-galaksi di gugusan yang jauh mengorbit satu sama lain lebih cepat daripada seharusnya mereka diberi jumlah massa tampak yang mereka miliki. Dia mengusulkan daripada zat yang tak terlihat, yang dia sebut materi gelap, mungkin menarik-narik gravitasi pada galaksi-galaksi ini.
Sejak itu, para peneliti telah mengkonfirmasi bahwa materi misterius ini dapat ditemukan di seluruh kosmos, dan bahwa materi ini enam kali lebih banyak daripada materi normal yang membentuk benda-benda biasa seperti bintang dan manusia. Namun meskipun melihat materi gelap di seluruh alam semesta, sebagian besar ilmuwan masih menggaruk-garuk kepala mereka di atasnya.

11 Pertanyaan Terbesar Belum Terjawab Tentang Kegelapan (Materi Gelap)

Berikut adalah 11 pertanyaan terbesar yang belum terjawab tentang materi gelap.

1. Apa itu materi gelap?

Pertama dan mungkin yang paling membingungkan, para peneliti tetap tidak yakin tentang apa sebenarnya materi gelap itu. Awalnya, beberapa ilmuwan menduga bahwa massa yang hilang di alam semesta terdiri dari bintang-bintang kecil yang pudar dan lubang hitam, meskipun pengamatan terperinci belum menemukan benda yang hampir cukup untuk menjelaskan pengaruh materi gelap, seperti fisikawan Don Lincoln dari Departemen AS. Fermilab Energy sebelumnya menulis untuk Live Science. Pesaing utama saat ini untuk mantel materi gelap adalah partikel hipotetis yang disebut Weakly Interacting Massive Particle, atau WIMP, yang akan berperilaku seperti neutron kecuali akan antara 10 dan 100 kali lebih berat daripada proton, seperti yang ditulis Lincoln. Namun, dugaan ini hanya menimbulkan lebih banyak pertanyaan - misalnya ...

2. Bisakah kita mendeteksi materi gelap?

Jika materi gelap dibuat dari WIMP, mereka seharusnya ada di sekitar kita, tidak terlihat dan hampir tidak dapat dideteksi. Jadi mengapa kita belum menemukannya? Sementara mereka tidak akan terlalu banyak berinteraksi dengan materi biasa, selalu ada sedikit peluang bahwa partikel materi gelap dapat mengenai partikel normal seperti proton atau elektron saat bergerak melalui ruang. Jadi, para peneliti telah membangun eksperimen demi eksperimen untuk mempelajari sejumlah besar partikel biasa jauh di bawah tanah, di mana mereka terlindung dari gangguan radiasi yang bisa meniru tabrakan materi gelap. Masalah? Setelah pencarian selama puluhan tahun, tidak satu pun dari detektor ini yang menghasilkan penemuan yang kredibel. Awal tahun ini, percobaan PandaX Cina melaporkan tidak adanya deteksi WIMP terbaru. Tampaknya partikel materi gelap jauh lebih kecil daripada WIMP, atau tidak memiliki sifat yang membuatnya mudah dipelajari, fisikawan Hai-Bo Yu dari University of California, Riverside, mengatakan kepada Live Science pada saat itu.

3. Apakah materi gelap terdiri dari lebih dari satu partikel?

Materi biasa terdiri dari partikel sehari-hari seperti proton dan elektron, serta kebun binatang seluruh partikel yang lebih eksotis seperti neutrino, muon dan pion. Jadi, beberapa peneliti bertanya-tanya apakah materi gelap, yang merupakan 85 persen dari materi di alam semesta, mungkin juga sama rumitnya.
"Tidak ada alasan yang baik untuk menganggap bahwa semua materi gelap di alam semesta dibangun dari satu jenis partikel," kata fisikawan Andrey Katz dari Universitas Harvard kepada Space.com, situs saudara Live Science.
Proton gelap dapat bergabung dengan elektron gelap untuk membentuk atom gelap, menghasilkan konfigurasi yang beragam dan menarik seperti yang ditemukan di dunia yang terlihat, kata Katz.
Sementara proposal seperti itu semakin banyak dibayangkan di laboratorium fisika, mencari cara untuk mengkonfirmasi atau menyangkal mereka sejauh ini telah menghindari para ilmuwan. [Strange Quarks and Muons, Oh My! Nature's Tiniest Particles Dissected]

4. Apakah kekuatan gelap ada?

Seiring dengan tambahan partikel materi gelap, ada kemungkinan bahwa pengalaman materi gelap analog dengan yang dirasakan oleh materi biasa. Beberapa peneliti telah mencari "foton gelap," yang akan seperti foton yang dipertukarkan antara partikel normal yang menimbulkan gaya elektromagnetik, kecuali mereka akan dirasakan hanya oleh partikel materi gelap. Fisikawan di Italia bersiap untuk menghancurkan seberkas elektron dan antipartikel mereka, yang dikenal sebagai positron, menjadi berlian, seperti yang dilaporkan Live Science sebelumnya. Jika ada foton gelap, pasangan elektron-positron dapat memusnahkan dan menghasilkan salah satu partikel pembawa kekuatan yang aneh, berpotensi membuka sektor baru alam semesta.

5. Bisakah materi gelap dibuat dari aksial?

Ketika fisikawan semakin jatuh cinta dengan WIMPs, partikel materi gelap lainnya mulai mendapatkan bantuan. Salah satu pengganti utama adalah partikel hipotetis yang dikenal sebagai axion, yang akan sangat ringan, mungkin hanya 10 yang dinaikkan menjadi kekuatan ke-31 yang kurang masif daripada proton. Aksinya sekarang sedang dicari dalam beberapa percobaan. Simulasi komputer baru-baru ini telah meningkatkan kemungkinan bahwa aksial ini dapat membentuk objek seperti bintang, yang dapat menghasilkan radiasi yang dapat dideteksi yang akan sangat mirip dengan fenomena misterius yang dikenal sebagai semburan radio cepat, seperti yang dilaporkan Live Science sebelumnya.

6. Apa sifat-sifat materi gelap?

Para astronom menemukan materi gelap melalui interaksi gravitasinya dengan materi biasa, menunjukkan bahwa ini adalah cara utama untuk membuat keberadaannya diketahui di alam semesta. Tetapi ketika mencoba memahami sifat sebenarnya dari materi gelap, para peneliti hanya memiliki sedikit hal yang bisa diteruskan. Menurut beberapa teori, partikel materi gelap haruslah antipartikel mereka sendiri, artinya dua partikel materi gelap akan saling memusnahkan ketika mereka bertemu. Eksperimen Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) di Stasiun Luar Angkasa Internasional telah mencari tanda-tanda tanda pemusnahan ini sejak 2011 dan telah mendeteksi ratusan ribu peristiwa. Para ilmuwan masih tidak yakin apakah ini berasal dari materi gelap, dan sinyal belum membantu mereka menemukan apa itu materi gelap.

7. Apakah materi gelap ada di setiap galaksi?

Karena materi ini secara masif melebihi materi biasa, materi gelap sering dikatakan sebagai kekuatan pengendali yang mengatur struktur besar seperti galaksi dan kluster galaksi. Jadi, aneh ketika, awal tahun ini, para astronom mengumumkan bahwa mereka telah menemukan sebuah galaksi bernama NGC 1052-DF2 yang tampaknya hampir tidak mengandung materi gelap sama sekali. "Materi gelap tampaknya bukan persyaratan untuk membentuk galaksi," Pieter van Dokkum dari Universitas Yale mengatakan kepada Space.com pada saat itu. Namun, selama musim panas, sebuah tim terpisah memposting analisis yang menunjukkan bahwa tim van Dokkum telah memastikan jarak ke galaksi, yang berarti materi yang terlihat jauh lebih redup dan lebih ringan daripada temuan pertama dan bahwa lebih banyak massanya berada di materi gelap daripada sebelumnya. disarankan sebelumnya.

8. Ada apa dengan hasil DAMA / LIBRA?

Sebuah misteri lama dalam fisika partikel adalah hasil membingungkan dari eksperimen Eropa yang dikenal sebagai DAMA / LIBRA. Detektor ini - terletak di tambang bawah tanah di bawah gunung Gran Sasso di Italia - telah mencari osilasi berkala dalam partikel materi gelap. Osilasi ini harus muncul ketika Bumi bergerak dalam orbitnya mengelilingi matahari sambil terbang melalui aliran galaksi materi gelap yang mengelilingi tata surya kita, kadang-kadang disebut angin materi gelap. Sejak 1997, DAMA / LIBRA telah mengklaim untuk melihat sinyal ini persis, meskipun tidak ada percobaan lain yang melihat hal seperti ini.

9. Mungkinkah materi gelap memiliki muatan listrik?

Sebuah sinyal dari awal waktu telah menyebabkan beberapa fisikawan menyarankan bahwa materi gelap mungkin memiliki muatan listrik. Radiasi dengan panjang gelombang 21 sentimeter dipancarkan oleh bintang-bintang pada masa bayi di alam semesta, hanya 180 juta tahun setelah Big Bang. Itu kemudian diserap oleh hidrogen dingin yang ada pada saat bersamaan. Ketika radiasi ini terdeteksi pada bulan Februari tahun ini, tanda tangannya menunjukkan bahwa hidrogen jauh lebih dingin daripada yang diperkirakan para ilmuwan. Ahli astrofisika Julian Muñoz dari Universitas Harvard berhipotesis bahwa materi gelap dengan muatan listrik dapat menarik panas dari hidrogen yang meresap, semacam es batu yang mengambang di limun, seperti yang ia katakan kepada Live Science pada saat itu. Namun dugaan tersebut belum dapat dikonfirmasi.

10. Bisakah partikel biasa membusuk menjadi materi gelap?

Neutron adalah partikel materi reguler dengan masa hidup terbatas. Setelah sekitar 14,5 menit, satu-satunya neutron yang tidak ditambat dari atom akan membusuk menjadi proton, elektron, dan neutrino. Tetapi dua pengaturan eksperimental yang berbeda memberikan masa hidup yang sedikit berbeda untuk peluruhan ini, dengan perbedaan di antara mereka sekitar 9 detik, menurut percobaan yang dikutip dalam sebuah studi Juli di jurnal Physical Review Letters. Awal tahun ini, fisikawan menyarankan bahwa jika 1 persen dari waktu itu, beberapa neutron membusuk menjadi partikel materi gelap, itu bisa menjelaskan anomali ini. Christopher Morris dari Laboratorium Nasional Los Alamos, di New Mexico, dan timnya memantau neutron untuk sinyal yang bisa menjadi materi gelap tetapi tidak dapat mendeteksi apa pun. Mereka menyarankan bahwa skenario peluruhan lainnya masih mungkin, menurut penelitian.

11. Apakah materi gelap benar-benar ada?

Mengingat kesulitan yang dihadapi para ilmuwan untuk mencoba mendeteksi dan menjelaskan materi gelap, seorang penanya yang masuk akal mungkin bertanya-tanya apakah mereka salah melakukan semua itu. Selama bertahun-tahun, minoritas vokal fisikawan telah mendorong gagasan bahwa mungkin teori gravitasi kita benar-benar salah, dan bahwa kekuatan fundamental bekerja secara berbeda pada skala besar daripada yang kita harapkan. Sering dikenal sebagai "dinamika Newton yang dimodifikasi," atau model MOND, saran-saran ini berpendapat bahwa tidak ada materi gelap dan kecepatan ultra-cepat di mana bintang dan galaksi terlihat berputar satu sama lain adalah konsekuensi dari gravitasi yang berperilaku dengan cara mengejutkan. "Materi gelap masih merupakan model yang belum dikonfirmasi," tulis fisikawan Don Lincoln dalam penjelasan untuk Live Science. Namun para pencela belum meyakinkan bidang yang lebih luas dari ide-ide mereka. Dan bukti terbaru? Ini juga menunjukkan bahwa materi gelap itu nyata.

0 Response to "11 Pertanyaan Terbesar yang Belum Terjawab Tentang Kegelapan (Materi Gelap)"

Posting Komentar

Silahkan berkomentar dengan sopan dan sesuai dengan topik..