Bagaimana Alam Semesta Bergelembung dan Bertabrakan Bagian 2

Bagaimana Alam Semesta Bergelembung dan Bertabrakan Bagian 2

Bagaimana Alam Semesta Bergelembung dan Bertabrakan Bagian 2 – Pada awalnya pengaturan sederhana tidak bertindak secara realistis. Ketika dinding gelembung jatuh bersama, mereka memantul dengan sempurna, tanpa gaung rumit yang diharapkan atau aliran partikel keluar (dalam bentuk panah terbalik yang beriak di garis). Tetapi setelah menambahkan beberapa perkembangan matematis, tim melihat dinding bertabrakan yang memuntahkan partikel energik  dengan lebih banyak partikel muncul saat tumbukan semakin keras.

Tetapi hasilnya, yang muncul dalam pracetak pada bulan Desember, menunjukkan jalan buntu dalam masalah komputasi tradisional ini. Para peneliti menemukan bahwa ketika partikel yang dihasilkan bercampur, mereka menjadi “terjerat,” memasuki keadaan kuantum bersama. Keadaan mereka tumbuh secara eksponensial lebih rumit dengan setiap partikel tambahan, mencekik simulasi bahkan pada superkomputer terkuat sekalipun.

Untuk alasan itu, para peneliti mengatakan bahwa penemuan lebih lanjut tentang perilaku gelembung mungkin harus menunggu komputer kuantum matang perangkat yang elemen komputasinya (qubit) dapat menangani belitan kuantum karena mereka mengalaminya secara langsung.

Sementara itu, peneliti lain berharap agar alam melakukan perhitungan untuk mereka.

Michael Spannowsky dan Steven Abel, fisikawan di Universitas Durham di Inggris, percaya bahwa mereka dapat menghindari perhitungan yang rumit dengan menggunakan peralatan yang memainkan aturan kuantum yang sama dengan vakum. “Jika Anda dapat menyandikan sistem Anda pada perangkat yang terwujud di alam, Anda tidak perlu menghitungnya,” kata Spannowsky. “Ini menjadi lebih dari eksperimen daripada prediksi teoretis.”

Perangkat itu dikenal sebagai annealer kuantum. Sebuah komputer kuantum terbatas, ia mengkhususkan diri dalam memecahkan masalah optimasi dengan membiarkan qubit mencari konfigurasi energi terendah yang tersedia-proses yang tidak berbeda dengan peluruhan vakum palsu.

Menggunakan annealer kuantum komersial yang disebut D-Wave, Abel dan Spannowsky memprogram string sekitar 200 qubit untuk meniru medan kuantum dengan keadaan energi yang lebih tinggi dan lebih rendah, analog dengan vakum palsu dan vakum sejati. Mereka kemudian membiarkan sistem itu lepas dan menyaksikan bagaimana yang pertama meluruh menjadi yang terakhir — yang mengarah pada kelahiran gelembung vakum.

Percobaan, yang dijelaskan dalam pracetak Juni lalu, hanya memverifikasi efek kuantum yang diketahui dan tidak mengungkapkan sesuatu yang baru tentang peluruhan vakum. Tetapi para peneliti berharap pada akhirnya menggunakan D-Wave untuk berjinjit melampaui prediksi teoretis saat ini.

Pendekatan ketiga bertujuan untuk meninggalkan komputer dan meniup gelembung secara langsung.

Gelembung kuantum yang mengembang pada kecepatan hampir cahaya tidak mudah didapat, tetapi pada tahun 2014, fisikawan di Australia dan Selandia Baru mengusulkan cara untuk membuatnya di laboratorium menggunakan keadaan materi eksotis yang dikenal sebagai kondensat Bose-Einstein (BEC ). Ketika didinginkan hingga mendekati nol mutlak, awan tipis gas dapat mengembun menjadi BEC, yang sifat mekanika kuantumnya yang tidak umum mencakup kemampuan untuk mengganggu BEC lain, sebanyak dua laser dapat mengganggu. Jika dua kondensat berinterferensi dengan cara yang benar, kelompok itu memperkirakan, para eksperimentalis harus dapat menangkap gambar langsung gelembung yang terbentuk di kondensat—gelembung yang bertindak serupa dengan gelembung diduga dari multiverse.

“Karena ini adalah eksperimen, menurut definisinya berisi semua fisika yang ingin dimasukkan alam ke dalamnya termasuk efek kuantum dan efek klasik,” kata Peiris.

Peiris memimpin tim fisikawan yang mempelajari cara menstabilkan campuran kondensat agar tidak runtuh akibat efek yang tidak terkait. Setelah bertahun-tahun bekerja, dia dan rekan-rekannya akhirnya siap untuk membuat percobaan prototipe, dan mereka berharap dapat meniup gelembung kondensat dalam beberapa tahun ke depan.

Jika semuanya berjalan dengan baik, mereka akan menjawab dua pertanyaan: tingkat pembentukan gelembung, dan bagaimana inflasi satu gelembung mengubah peluang gelembung lain akan mengembang di dekatnya. Kueri ini bahkan tidak dapat dirumuskan dengan matematika saat ini, kata Braden, yang berkontribusi pada landasan teoretis untuk eksperimen tersebut.

Informasi itu akan membantu kosmolog seperti Braden dan Peiris untuk menghitung dengan tepat bagaimana pukulan dari alam semesta gelembung tetangga di masa lalu yang jauh mungkin telah membuat kosmos kita bergetar. Salah satu kemungkinan bekas luka dari pertemuan semacam itu adalah titik dingin melingkar di langit, yang telah dicari dan tidak ditemukan oleh Peiris dan yang lainnya. Namun detail lainnya seperti apakah tumbukan juga menghasilkan gelombang gravitasi bergantung pada spesifikasi gelembung yang tidak diketahui.

Jika multiverse hanyalah fatamorgana, fisika mungkin masih mendapat manfaat dari karunia alat yang dikembangkan untuk mengungkapnya. Memahami multiverse berarti memahami fisika ruang, yang ada di mana-mana.