Kamis, 01 Agustus 2013

Lebih Cepat daripada Kecepatan Cahaya: Apa Implikasinya?


Lebih Cepat daripada Kecepatan Cahaya? Tentu sangat luar biasa. Cahaya bergerak dengan kecepatan sekitar 299,792,458 meter per second atau hampir 380.000 km/detik. Kecepatan ini menjadi fondasi bagi Teori Relativitas Khusus yang ditulis Albert Einstein pada 1905. Menurut Einstein, tidak ada materi di kosmos yang bergerak lebih cepat dari cahaya. Kecepatan cahaya, dengan kata lain, adalah batas kecepatan kosmis.


Namun, pada 23 September 2011, para ilmuwan di fasilitas CERN, Swiss, mengumumkan bahwa partikel-partikel subatomik yang disebut neutrinos mungkin bergerak lebih cepat daripada cahaya. Pengumuman ini menimbulkan kontroversi di kalangan ilmuwan karena bertentangan dengan Teori Relativitas Khusus. Jika neutrinos memang bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya, maka teori fisiki modern harus ditulis ulang.

Kemungkinannya sekarang hanya dua. Pertama, pengukuran oleh para ilmuwan di CERN tidak akurat dan salah. Kedua, pengukuran itu akurat dan benar. Jika memang pengukuran itu benar, dan terbukti bahwa memang ada materi yang mampu bergerak lebih cepat daripada cahaya, maka paling tidak ada 10 teori fisika lain yang harus direvisi.

Berikut ini adalah teori-teori yang harus direvisi jika memang neutrinos terbukti dapat bergerak lebih cepat daripada cahaya.

1. Teori Relativitas Khusus

Hukum kecepatan cahaya adalah tulang punggung teori relativitas khusus yang ditulis Einstein pada 1905. Hukum yang menyatakan bahwa gerak adalah relatif ini berlaku bagi semua hal, kecuali cahaya. Semua pengamat, berapa pun kecepatan mereka, akan mengukur kecepatan cahaya dengan konstanta 299,792,458 meter per second. Ini adalah kecepatan paling tinggi yang dapat dicapai oleh materi yang bergerak.

Temuan terbaru CERN akan menjungkirkan hukum yang telah diyakini selama berabad-abad ini. Menurut teori relativitas, diperlukan jumlah energi yang tak terbatas untuk membuat suatu materi bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya. Bila memang neutrinos bergerak lebih cepat daripada cahaya, maka Teori Relativitas Khusus harus direvisi.

2. Time Travel (Perjalanan Mundur dalam Waktu)

Relativitas Khusus menyatakan bahwa tidak ada yang dapat bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya. Bila memang ada yang bergerak lebih cepat daripada cahaya, maka materi tersebut tentulah bergerak mundur dalam waktu – menurut teori Relativitas.

Temuan terbaru CERN menimbulkan berbagai pertanyaan yang berbahaya. Bila neutrinos memang bergerak lebih cepat daripada cahaya, maka materi ini tentulah pejalan waktu (time travelers). Secara teoretis, partikel-partikel ini tentu telah tiba di tempat tujuan bahkan sebelum mereka memulai pergerakan (perjalanan). Bila kemampuan ini memang ada, maka kemampuan ini dapat dimanfaatkan untuk mengirimkan neutrinos kembali dalam waktu untuk mengirimkan pesan.

3. Sebab dan Akibat (Cause and Effect)

Kausalitas adalah hukum dasar fisika dan semua ilmua: semua sebab mendahului akibat. Hukum dasar ini diterima dalam fisika klasik dan Teori Relativitas juga menerimanya. Namun, bila ada suatu materi yang dapat bergerak lebih cepat daripada cahaya, maka materi ini dapat bergerak mundur dalam waktu – masih menurut Teori Relativitas. Dengan demikian, sebuah “akibat” dapat berjalan mundur ke titik sebelum “sebab”-nya ada.

Hal itu belum pernah dibuktikan secara ilmiah namun dapat dibayangkan secara imajinatif. Misalnya, seorang anak kecil yang duduk di ayunan yang bergerak sebelum ayunan tersebut didorong. Ini tidak masuk akal. Untuk membuatnya masuk akal, hukum Sebab dan Akibat harus diubah.

4. E=mc^2

Persamaan Einstein yang paling terkena adalah E=mc^2, yang berarti bahwa energi (E) dan massa (m) adalah setara, dan dapat saling diubah atau menggantikan dengan rasio “c-squared”, di mana c adalah konstanta kecepatan cahaya.

Status kecepatan cahaya sebagai batas kecepatan kosmik adalah sebab mengapa konstanta itu terdapat dalam persamaan terkenal itu. Namun, bila c bukanlah kecepatan tertinggi di alam semesta ini, dan ada yang dapat bergerak lebih cepat daripada cahaya, maka persamaan itu harus diubah. Mungkin, konstanta c harus diganti dengan kecepatan neutrinos.

5. The Standard Model

The Standard Model (Saya tidak tahu apakah dapat diterjemahkan menjadi Model Standar) adalah nama sebuah teori dalam fisika partikel, yang mendeskripsikan tentang semua partikel subatomik yang menyusun alam semesta kita. Namun, jika hukum kecepatan cahaya dan Teori Relativitas ditulis ulang, model ini mungkin juga perlu disesuaikan.

Salah satu fondasi dasar bagi the Standard Model adalah Relativitas Khusus. Bila fondasi ini diubah, maka bagian atas model ini juga harus diubah.

6. String Theory (Teori Dawai)

String Theory adalah sebuah gagasan yang menyatakan bahwa semua partikel fundamental sebenarnya merupakan dawai-dawai yang bergetar (menggeletar?) dengan gerakan yang sangat kecil. Asumsi ini memiliki implikasi luas, termasuk menimbulkan asumsi bahwa alam semesta kita ini kemungkinan memiliki lebih banyak dimensi daripada tiga dimensi ruang dan satu dimensi waktu yang selama ini kita ketahui.

String Theory sangat sulit untuk diuji dan hingga sekarang belum pernah ada yang membuktikan bahwa teori ini benar. Namun, jika pengukuran atas neutrinos memang benar, maka String Theory mungkin merupakan penjelasan terbaik untuk menjelaskan tentang kecepatan yang lebih cepat daripada kecepatan cahaya itu.

Sebagian fisikawan membayangkan, neutrinos tidak bergerak menurut garis lurus seperti yang kita bayangkan, namun bergerak dengan cara meloncat ke dimensi-dimensi lain sebagaimana yang diprediksi oleh String Theory. Dengan begitu, neutrinos menempuh “jalan pintas” untuk sampai di tempat tujuan. Bila neutrinos menempuh jarak yang lebih pendek dalam waktu yang terukur, mungkin kecepatan sebenarnya tidak lebih cepat daripada kecepatan cahaya.

7. Neutrinos

Penemuan baru oleh para ilmuwan di CERN mungkin hanya berarti bahwa tidak semua partikel dapat bergerak lebih cepat daripada cahaya. Dengan kata lain, hanya neutrinos saja yang memiliki kemampuan itu. Namun, bila memang demikian, tentu ada sesuatu yang istimiwa yang belum diketahui oleh para fisikawan tentang partikel subatomik ini.

Neutrinos dipahami sebagai partikel yang ganjil. Partikel ini netral dan hampir tak punya massa sehingga jarang sekali berinteraksi dengan materi biasa. Neutrinos muncul dalam beberapa jenis, yang disebut flavors (saya tidak menemukan padanan yang tepat untuk istilah ini dalam bahasa Indonesia). Neutrinos tampaknya juga jarang berganti flavors. Jadi, kecepatan neutrinos yang lebih cepat daripada cahaya itu mungkin juga kemampuan unik yang hanya terdapat pada neutrinos saja.

8. Tachyons

Pada 1960-an, para fisikawan menyatakan bahwa mungkin memang ada partikel-partikel yang dapat bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya. Partikel-partikel ini, yang pada waktu itu dinamakan tachyons, hanya ada dalam teori dan tidak pernah terdeteksi. Karena sifat-sifat tachyons yang akan menimbulkan banyak masalah, termasuk masalah untuk hukum kausalitas, para fisikawan menganggapnya sebagai topi pinggiran yang kurang penting.

Namun, jika temuan terbaru CERN terbukti memang benar, mungkin para fisikawan harus mempertimbangkan teori taychons lagi.

9. Supernova 1987A

Salah satu bukti paling kontradiktif bagi temuan terbaru CERN adalah hasil pengamatan atas Supernova 1987A. Supernova ini terletak sejauh 168.000 tahun cahaya dari Bumi, tepatnya di Kabut Magellanic Besar. Pengamatan atas bintang mati ini dari eksperimen Kamiokande II di Jepang menemukan bahwa cahaya dan neutrinos yang berangkat dari supernova tersebut tiba di Bumi dalam selisih satu jam. Dengan jarak sejauh itu, berarti cahaya dan neutrinos bergerak dengan kecepatan 1 per 100.000.000 kecepatan cahaya. Eksperimen ini adalah penemuan besar dalam astronomi dan memberikan Hadiah Nobel untuk fisikawan Masatoshi Koshiba.

Namun, temuan terbaru CERN bertentangan dengan pengamatan tersebut. Para ilmuwan CERN menyatakan bahwa neutrinos sebenarnya bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya, lebih cepat 60 nanoseciond untuk jarak 730 km, yang setara dengan 2 per 100.000. Jadi, kemungkinannya hanya dua: bila bukan teori yang berasal dari Supernova 1987A yang diubah, maka teori tentang neutrinos-lah yang harus diubah.

10. Teori Evolusi tentang Asal Mula Alam Semesta

Banyak aspek astronomi juga akan terpengaruh bila temuan terbaru CERN terbukti memang benar. Beberapa gagasan penting sejarah alam semesta sebenarnya didasarkan pada pengukuran atas neutrino dan bermacam-macam teori.

“Neutrinos terdapat dalam jumlah melimpah di alam semesta awal mula dan berperilaku sangat berbeda, yang mempengaruhi perhitungan atas evolusi alam semesta awal mula, nucleosynthesis dan bibit-bibit pembentukan struktur. Lagipula, neutrino dihasilkan dari reaksi-reaksi fusi yang melahirkan bintang. Jadi, jika partikel ini berperilaku sangat berbeda daripada yang selama ini diyakini, berbagai penjelasan tentang bintang juga harus diubah.

Silakan menyalin atau menjadikan artikel Lebih Cepat daripada Kecepatan Cahaya: Apa Implikasinya? ini sebagai sumber tulisan dengan menyertakan credit link ke artikel ini, sebagai artikel ini memberikan credit link yang semestinya untuk sumber referensi yang digunakan.

sumber