Courtesy of InterestingEngineering

Menguak Misteri Materi di Alam Semesta Lewat Simpul Kosmik Kuno

Menjelaskan penyebab ketidakseimbangan materi dan antimateri di alam semesta melalui konsep simpul kosmik yang muncul sejak awal alam semesta, serta membuka kemungkinan deteksi gelombang gravitasi yang berkaitan dengan fenomena tersebut.

23 Okt 2025, 20.54 WIB

23 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Simpul kosmik dapat menawarkan solusi untuk asimetri materi-antimateri.
Kombinasi simetri B-L dan PQ menghasilkan mekanisme baru untuk pembentukan materi.
Deteksi gelombang gravitasi dari simpul kosmik dapat membuka pemahaman baru tentang awal alam semesta.

Hiroshima, Jepang - Pada 1867, Lord Kelvin pernah membayangkan atom sebagai simpul rumit di dalam eter, sebuah teori yang kemudian terbukti salah. Namun, konsep ini kini dihidupkan kembali oleh para fisikawan Jepang untuk menjelaskan kenapa alam semesta lebih banyak berisi materi daripada antimateri, sebuah pertanyaan besar yang belum terpecahkan dalam kosmologi.

Big Bang seharusnya menghasilkan materi dan antimateri dalam jumlah yang sama, namun kenyataannya materi mendominasi alam semesta. Model Standar fisika partikel tidak mampu menjelaskan ketidakseimbangan ini, sehingga para ilmuwan terus mencari teori baru untuk menjawabnya.

Tim dari Hiroshima University menggabungkan dua simetri dalam fisika, yaitu simetri B-L (Baryon Number Minus Lepton Number) dan simetri Peccei–Quinn (PQ). Gabungan ini memungkinkan terbentuknya simpul kosmik yang stabil di awal alam semesta dan kemudian runtuh, menghasilkan kelebihan materi dibanding antimateri.

Proses ini juga menghasilkan neutrino berat yang berperan dalam pembentukan materi yang bertahan hingga sekarang. Selain itu, keruntuhan simpul ini meninggalkan efek berupa gelombang gravitasi dengan frekuensi tertentu, yang nanti bisa dideteksi oleh instrumen masa depan seperti LISA, Cosmic Explorer, dan DECIGO.

Penemuan ini tidak hanya membantu menjawab misteri mengapa kita hidup di alam semesta yang dipenuhi materi, tetapi juga membuka peluang observasi fenomena baru melalui gelombang gravitasi, serta mungkin berkaitan dengan pencarian partikel gelap seperti axions.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/space/19th-century-hypothesis-understanding-universe

Analisis Ahli

Muneto Nitta

"Pendekatan ini membuka kemungkinan bahwa fenomena kosmik tertua masih menyimpan petunjuk penting tentang fundamental fisika yang belum sepenuhnya kita pahami, khususnya kaitannya dengan partikel berat dan simetri baru."

Lisa Randall

"Integrasi simetri baru dan topologi dalam kosmologi awal memberikan perspektif menarik yang bisa merevolusi cara kita melihat evolusi alam semesta dan pembentukan materi."

Analisis Kami

"Konsep penggabungan simetri B-L dan PQ untuk menciptakan simpul stabil yang berdampak pada baryogenesis adalah inovasi yang menarik dan menawarkan pendekatan segar terhadap masalah klasik ketidakseimbangan materi-antimateri. Namun, tantangan utamanya adalah verifikasi eksperimental dari gelombang gravitasi yang diduga dihasilkan, yang memerlukan teknologi deteksi sangat sensitif dan canggih."

Prediksi Kami

Di masa depan, observatorium gelombang gravitasi akan mampu merekam jejak gelombang unik dari keruntuhan simpul kosmik tersebut, membuka jendela baru untuk memahami asal-usul materi di alam semesta dan potensi penemuan dark matter melalui axions.

Pertanyaan Terkait

Apa yang dimaksud dengan simpul kosmik?

Simpul kosmik adalah kekusutan topologis yang stabil di ruang-waktu yang muncul di alam semesta awal.

Mengapa ada asimetri antara materi dan antimateri di alam semesta?

Seharusnya ada jumlah yang sama antara materi dan antimateri, tetapi pengamatan menunjukkan bahwa hanya satu partikel materi yang tersisa untuk setiap miliaran pasangan materi-antimateri.

Apa peran simetri B-L dan simetri PQ dalam penelitian ini?

Simetri B-L membantu menjelaskan sifat neutrino, sedangkan simetri PQ mengatasi masalah CP yang kuat dan memperkenalkan kandidat materi gelap, yaitu axion.

Bagaimana simpul kosmik berkontribusi pada pembentukan materi?

Simpul kosmik dapat menghasilkan neutrino berat melalui peluruhan kuantum, yang menghasilkan lebih banyak materi dibandingkan antimateri.

Apa observatorium yang dapat mendeteksi jejak gelombang gravitasi dari simpul kosmik?

Observatorium seperti LISA, Cosmic Explorer, dan DECIGO direncanakan untuk mendeteksi perubahan frekuensi gelombang gravitasi yang dihasilkan oleh simpul kosmik.