Sebuah tim peneliti telah mengusulkan cara baru untuk mencari materi gelap: dalam gangguan ruang-waktu sendiri. Tim tersebut mengkaji data dari observasi ketiga dari Laser Interferometer Gravitational Observatory, atau LIGO, dan menerbitkan temuannya awal bulan ini di Physical Review Letters.
Materi gelap adalah istilah payung untuk materi yang keberadaannya disimpulkan melalui interaksi gravitasi dengan materi biasa tetapi sebaliknya tidak terlihat. Materi gelap menyumbang sekitar 27% dari konten massa-energi alam semesta, dan meskipun menyumbang jumlah besar dari segalanya, ternyata sulit untuk diamati secara langsung. Sebagai contoh, para ilmuwan belum melakukannya. Sebaliknya, mereka hanya menyaksikan efek gravitasi pada objek lain.
“Beberapa teori menyarankan materi gelap berperilaku lebih seperti gelombang daripada partikel,” kata Alexandre Göttel, seorang fisikawan di Cardiff University dan penulis utama studi tersebut, kepada Phys.org. “Gelombang ini akan menyebabkan osilasi kecil dalam materi normal, yang dapat dideteksi oleh detektor gelombang gravitasi.”
Detektor gelombang gravitasi seperti LIGO menggunakan interferometri untuk merasakan getaran ruang-waktu yang disebabkan oleh gerakan dan interaksi objek massif seperti lubang hitam dan bintang neutron. LIGO pada dasarnya mengukur jarak yang ditempuh oleh laser bawah tanah; ketika gelombang gravitasi menyusut atau meregangkan ruang-waktu, para ilmuwan dapat melihat dalam data bahwa laser telah menempuh jarak sedikit lebih panjang atau lebih pendek daripada sebelumnya, menunjukkan bahwa gelombang gravitasi telah melintas.
Tim baru-baru ini melihat boson ultraringan, yang merupakan salah satu bentuk yang dihipotesiskan dari materi gelap (bentuk lain meliputi aksion dan foton gelap). Salah satu fitur unik dari materi gelap yang diteliti tim adalah interaksinya yang lemah dengan materi dan cahaya, mirip dengan Partikel Masif Lemah Berinteraksi, atau WIMPs, dan dapat membentuk formasi seperti awan yang membuatnya mungkin untuk muncul dalam data detektor gelombang gravitasi.
“Pada tingkat atom, Anda dapat membayangkan medan materi gelap berfluktuasi bersama medan elektromagnetik,” kata Göttel. “Oskilasi medan materi gelap secara efektif memodifikasi konstan fundamental, yaitu konstan struktur halus dan massa elektron, yang mengatur interaksi elektromagnetik.”
Meskipun tim belum secara langsung mendeteksi materi gelap, mereka menetapkan batasan baru pada kekuatan interaksi materi tersebut dengan komponen LIGO. Pengukuran baru tim meningkatkan kinerja pekerjaan sebelumnya sebesar 10.000 kali lipat dalam rentang frekuensi tertentu yang mereka uji.
Mungkin (baca: akan) memakan waktu lama sebelum ilmuwan secara langsung mendeteksi materi gelap untuk pertama kalinya, jadi baguslah bahwa mereka mencari di mana pun mereka bisa.