Pengamatan baru terhadap komposisi rasa neutrino di atmosfer tidak mengungkapkan bukti konklusif mengenai lubang hitam berukuran sangat kecil dan berumur pendek seperti yang telah diprediksi oleh beberapa teori gravitasi kuantum. Penelitian ini dilakukan oleh peneliti dengan menggunakan Observatorium Neutrino IceCube di Kutub Selatan dan hasilnya memberikan batasan terketat yang pernah ada pada sifat gravitasi kuantum.
Mengembangkan teori gravitasi kuantum yang layak adalah salah satu tantangan terbesar dalam fisika. Saat ini, gravitasi dijelaskan dengan sangat baik oleh teori relativitas umum Albert Einstein, yang tidak sesuai dengan teori kuantum. Salah satu perbedaan penting adalah bahwa relativitas umum menggunakan kelengkungan ruang-waktu untuk menjelaskan tarikan gravitasi, sedangkan teori kuantum didasarkan pada ruang-waktu yang datar.
Menemukan jalan ke depan merupakan sebuah tantangan karena kedua teori ini bekerja pada skala energi yang sangat berbeda, sehingga membuat eksperimen yang menguji teori gravitasi kuantum menjadi sangat sulit.
“Pengukuran kreatif”
“Dalam beberapa tahun terakhir, pengukuran kreatif telah dirancang untuk mencari pengaruh kecil gravitasi kuantum: baik melalui penggunaan presisi ekstrem dalam eksperimen laboratorium, atau dengan memanfaatkan partikel berenergi tinggi yang dihasilkan di alam semesta jauh,” jelasnya. Thomas Stuttard di Universitas Kopenhagen, yang merupakan anggota kolaborasi IceCube.
Di antara teori-teori baru ini adalah gagasan bahwa efek ketidakpastian kuantum, dikombinasikan dengan fluktuasi energi dalam ruang hampa, dapat memberikan efek nyata pada kelengkungan ruang-waktu, seperti yang dijelaskan oleh relativitas umum. Hal ini dapat mengakibatkan terciptanya “lubang hitam virtual”. Jika memang ada, benda-benda mikroskopis ini akan membusuk dalam urutan waktu Planck. Ini sekitar jam 10-44 s dan merupakan interval waktu terkecil yang dapat dijelaskan oleh teori fisika saat ini.
Akibatnya, lubang hitam virtual tidak mungkin dideteksi di laboratorium. Namun, jika mereka benar-benar ada, para peneliti memperkirakan bahwa mereka akan berinteraksi dengan neutrino, mengubah cara partikel mengubah keadaan rasa melalui fenomena osilasi neutrino.
Kilometer kubik es
Tim mencari bukti interaksi ini dalam data yang dikumpulkan oleh IceCube Neutrino Observatory yang terletak di Kutub Selatan. Sebagai observatorium neutrino terbesar di dunia, IceCube terdiri dari ribuan sensor yang ditempatkan di satu kilometer kubik es Antartika.
Sensor-sensor ini mendeteksi kilatan cahaya khas yang diciptakan oleh lepton bermuatan yang dihasilkan oleh interaksi neutrino dengan es. Dalam studi terbaru ini, tim berfokus pada deteksi IceCube terhadap neutrino berenergi tinggi yang dihasilkan ketika sinar kosmik berinteraksi dengan atmosfer bumi.
Stuttard menjelaskan bahwa pencarian mereka bukanlah yang pertama. “Namun kali ini, kami dapat memanfaatkan energi alami yang tinggi dan jarak propagasi yang besar dari neutrino 'atmosfer' ini (daripada sumber neutrino yang ada di bumi seperti akselerator partikel atau reaktor nuklir), serta statistik tinggi yang dihasilkan oleh energi yang sangat besar. ukuran detektor. Hal ini memungkinkan kami untuk mencari dampak yang jauh lebih lemah dibandingkan yang dapat diselidiki oleh penelitian sebelumnya.”
Komposisi rasa
Dalam studi mereka, tim memeriksa komposisi rasa lebih dari 300,000 neutrino, yang diamati oleh IceCube selama periode 8 tahun. Mereka kemudian membandingkan hasil ini dengan komposisi yang mereka harapkan akan ditemukan jika neutrino memang berinteraksi dengan lubang hitam virtual dalam perjalanannya melintasi atmosfer.
Bahkan dengan sensitivitas ekstrem yang ditawarkan IceCube, hasilnya tidak berbeda dengan komposisi rasa yang diprediksi oleh model osilasi neutrino saat ini. Untuk saat ini, ini berarti teori lubang hitam virtual masih belum memiliki bukti yang meyakinkan.
Semakin dekat untuk mengukur gravitasi kuantum
Namun, hasil nol ini memungkinkan tim untuk menetapkan batas baru pada kemungkinan kekuatan maksimum interaksi lubang hitam-neutrino, yang besarnya lebih ketat daripada batas yang ditetapkan dalam penelitian sebelumnya.
“Selain gravitasi kuantum, hasil ini juga menunjukkan bahwa neutrino tampaknya tetap tidak terpengaruh oleh lingkungannya bahkan setelah menempuh jarak ribuan kilometer, bahkan untuk energi neutrino yang melebihi penumbuk buatan manusia mana pun,” kata Stuttard. “Ini adalah demonstrasi mekanika kuantum yang luar biasa pada jarak yang benar-benar makroskopis.”
Secara lebih luas, temuan tim ini memberikan batasan baru pada teori gravitasi kuantum secara keseluruhan, batasan yang saat ini jumlahnya sedikit dan jarang terjadi. “Meskipun penelitian ini menolak skenario tertentu, gravitasi kuantum sebagai sebuah konsep tentu saja tidak dikecualikan,” tambah Stuttard. “Sifat sebenarnya dari gravitasi kuantum mungkin berbeda dari asumsi yang dibuat dalam penelitian ini, atau efeknya mungkin lebih lemah atau lebih kuat ditekan oleh energi daripada yang diperkirakan sebelumnya.”
Penelitian tersebut dijelaskan dalam Fisika Alam.
- Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
- PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
- PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
- PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
- PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
- Sumber: https://physicsworld.com/a/search-for-tiny-black-holes-puts-tighter-constraints-on-quantum-gravity/
