Atas berbagai alasan, yang biasanya bersifat historis, bahkan fisikawan terhebat pun pernah menyatakan hal-hal yang terdengar keterlaluan bagi pengamat modern. Ini tidak serta merta berarti pemikiran tersebut sepenuhnya tidak berguna—justru, teori-teori yang pernah ditolak mungkin saja merupakan hal yang diperlukan ilmuwan untuk memecahkan kebuntuan dalam fisika eksistensial.
Menulis untuk Physical Review Letters, sebuah tim fisikawan Jepang melakukan hal persis itu, dengan menawarkan interpretasi baru terhadap teori tahun 1867 yang menggambarkan atom sebagai “simpul” dalam eter. Makalah tersebut tidak menganjurkan keberadaan eter, unsur “kelima” yang disebut-sebut dalam sains kuno dan abad pertengahan. Melainkan, para peneliti mempertimbangkan sebuah versi sejarah alam semesta di mana simpul-simpul kosmis energi perlahan-lahan terurai menjadi materi seperti yang kita kenal sekarang.
Permasalahan yang Rumit?
Seluruh materi di alam semesta memiliki kembaran jahat: antimateri. Pasangan partikel ini seharusnya saling meniadakan, atau memusnahkan, setelah Big Bang, tidak menyisakan apa pun kecuali alam semesta yang dipenuhi radiasi. Para fisikawan tidak sepenuhnya yakin mengapa hal ini terjadi, tetapi tampaknya ketidakseimbangan kecil yang menguntungkan materi-lah yang menang, menghasilkan segala sesuatu yang kita lihat di sekitar kita, termasuk keberadaan fisik kita sendiri. Fisikawan telah merancang berbagai penjelasan untuk menguraikan paradoks ini, yang dikenal sebagai asimetri materi-antimateri, melalui mekanisme yang disebut pelanggaran muatan-paritas (charge-parity atau CP), namun belum ada solusi yang jelas.
William Thomson—yang juga dikenal sebagai Lord Kelvin—percaya bahwa atom pada dasarnya adalah simpul, “secara matematis didefinisikan sebagai kurva tertutup yang tertanam dalam ruang tiga dimensi,” menurut makalah tersebut. Kebangkitan kembali teori ini oleh para peneliti menerapkan gagasan simpul pada paket gelombang energi yang merambat melalui alam semesta awal. Setelah Big Bang, serangkaian transisi fase menghasilkan retakan dalam ruang, menyisakan “cacat mirip benang” dari ledakan tersebut.
Simpul-simpul kosmis akan terbentuk saat filamen-filamen ini terjerat oleh perluasan dan penyusutan ruangwaktu, ujar para peneliti. Pada akhirnya, simpul-simpul itu terurai melalui penghalangan kuantum—fenomena di balik fisika peraih Nobel tahun ini—yang memungkinkan partikel melintas seperti hantu melalui penghalang di ranah kuantum.
Sebuah Pohon Keluarga Kosmis
Jika simpul-simpul ini memiliki kecenderungan sedikit ke arah materi daripada antimateri, terurainya mereka dapat membantu menjelaskan ketidakseimbangan materi-antimateri, demikian dinyatakan dalam makalah. Sebuah investigasi matematis yang mendalam terhadap hipotesis ini mengonfirmasi bahwa, setidaknya, teori ini tetap bertahan.
“Pada dasarnya, keruntuhan ini menghasilkan banyak partikel,” kata Yu Hamada, rekan penulis studi dan seorang fisikawan partikel di Universitas Keio, Jepang, dalam sebuah pernyataan. Partikel-partikel ini mencakup salah satu bentuk neutrino—partikel netral secara listrik dengan massa hampir nol—yang peluruhannya dapat “secara alami menghasilkan ketidakseimbangan antara materi dan antimateri,” jelas Hamada.
“Neutrino-neutrino berat ini meluruh menjadi partikel yang lebih ringan, seperti elektron dan foton, menciptakan kaskade sekunder yang memanaskan kembali alam semesta,” tambahnya. “Dalam artian ini, [neutrino] adalah orang tua dari semua materi di alam semesta saat ini, termasuk tubuh kita sendiri, sementara simpul-simpul itu dapat dianggap sebagai kakek-nenek kita.”
Usulan baru ini menghadirkan satu pendekatan novel untuk memikirkan masalah materi-antimateri, tetapi para peneliti mengakui bahwa, hingga saat ini, teori ini tetaplah sebuah teori. Namun, perhitungan mereka menunjukkan bahwa simpul-simpul kosmis yang runtuh seharusnya menyisakan string—struktur yang seharusnya dapat dideteksi oleh observatorium gelombang gravitasi, seperti LIGO atau LISA.
Dan jika mereka bisa, itu akan menjadi hari yang istimewa bagi para penggemar teori string.