Lubang hitam tidak benar-benar hitam. Menurut teori fisika, mereka memancarkan kabut partikel samar yang dikenal sebagai radiasi Hawking. Fenomena ini merupakan inti dari beberapa teka-teki paling mendalam dalam ilmu pengetahuan modern, namun tetap tidak mungkin untuk diamati secara langsung karena sinyalnya terlalu lemah untuk dideteksi oleh instrumen saat ini.
Namun, terobosan dalam fisika matematika pada akhirnya memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari emisi yang sulit dipahami ini secara tidak langsung. Dengan memanfaatkan konsep yang dikenal sebagai “salinan ganda”, fisikawan telah menemukan cara untuk menerjemahkan matematika kompleks lubang hitam ke dalam bahasa fisika partikel yang lebih mudah dipahami.
Salinan Ganda: Batu Rosetta Fisika
Untuk memahami kemajuan ini, pertama-tama kita harus melihat dua pilar fisika modern, yang secara historis beroperasi dalam domain terpisah:
- Model Standar: Menjelaskan perilaku partikel dan gaya subatom (tidak termasuk gravitasi).
- Relativitas Umum: Menjelaskan gravitasi dan struktur skala besar alam semesta.
Selama beberapa dekade, teori-teori ini menolak unifikasi. Namun pada tahun 2010, fisikawan menemukan hubungan matematis yang mengejutkan di antara keduanya yang disebut salinan ganda. Pada dasarnya, banyak fenomena gravitasi yang dapat dihitung dengan mengambil persamaan dari fisika partikel dan “mengkuadratkannya”—secara matematis menggabungkan dua salinan persamaan partikel untuk menghasilkan hasil gravitasi.
“Hal ini memungkinkan kita menghitung hal-hal yang belum pernah dapat kita hitung sebelumnya, hanya dengan mendaur ulang hasil dengan cara yang cerdas,” kata Chris White, ahli fisika teoretis di Queen Mary University of London.
Teknik ini telah terbukti berguna untuk menghitung gelombang gravitasi dan efek lainnya. Namun hingga saat ini, hal tersebut belum berhasil diterapkan pada radiasi Hawking.
Menerjemahkan Radiasi Hawking
Dalam penelitian terbaru yang diterima oleh Journal of High Energy Physics, White dan rekan-rekannya berhasil menerjemahkan radiasi Hawking ke dalam bahasa Model Standar.
Hasilnya tidak terduga namun elegan. Dalam bidang fisika partikel, lubang hitam yang memancarkan radiasi Hawking secara matematis setara dengan partikel bermuatan yang berhamburan dari cangkang bola materi bermuatan yang runtuh.
Temuan ini dikonfirmasi secara independen oleh dua tim lain, yang hasilnya dipublikasikan di Surat Tinjauan Fisik. Penemuan paralel ini menunjukkan bahwa fisika yang mengatur lubang hitam tertanam kuat dalam Model Standar fisika partikel.
Mengapa ini penting:
* Skala Jembatan: Radiasi Hawking menghubungkan makroskopis (lubang hitam yang sangat besar) dengan mikroskopis (partikel kuantum kecil). Salinan ganda menunjukkan bahwa jembatan ini secara matematis masuk akal.
* Kekuatan Perhitungan Baru: Seperti yang dicatat oleh Cynthia Keeler dari Arizona State University, menemukan analog ini “merupakan kemajuan besar” karena membuka pintu untuk menghitung perilaku lubang hitam yang sebelumnya sulit dilakukan.
Memecahkan Paradoks Informasi
Tujuan akhir dari penelitian ini bukan hanya sekedar keanggunan matematis, namun memecahkan salah satu misteri terbesar fisika: paradoks informasi lubang hitam.
Ketika Stephen Hawking mengemukakan teori radiasinya pada tahun 1974, dia secara tidak sengaja menimbulkan masalah. Jika lubang hitam mengeluarkan radiasi dan akhirnya menguap, apa yang terjadi dengan informasi tentang materi yang ditelannya? Mekanika kuantum menyatakan bahwa informasi tidak dapat dimusnahkan, namun relativitas umum menunjukkan bahwa informasi akan hilang ketika lubang hitam lenyap.
Dengan menerjemahkan radiasi Hawking ke dalam bahasa fisika partikel, para ilmuwan berharap dapat menelusuri informasi ini dengan lebih jelas. Anton Ilderton dari Universitas Edinburgh, salah satu penulis penelitian tersebut, menjelaskan bahwa makalah ini menunjukkan “cara mengekstrak informasi tersebut dari model standar.”
Apa Selanjutnya?
Meskipun penerjemahan radiasi Hawking merupakan sebuah langkah signifikan, fisikawan sudah mencari masalah yang lebih sulit lagi. Sasaran utama berikutnya adalah cakrawala peristiwa —batas yang di luarnya tidak ada apa pun, bahkan cahaya sekalipun, yang dapat lolos.
Uri Kol dari Universitas Harvard menyoroti potensi perangkat baru ini: “Makalah ini menyediakan alat yang dapat digunakan untuk menjawab pertanyaan ini.” Dengan terus memetakan fenomena gravitasi ke dalam fisika partikel, para peneliti akan segera mengungkap rahasia yang tersembunyi di balik cakrawala peristiwa.
Kesimpulan
Penemuan analog matematika untuk radiasi Hawking menandai momen penting dalam teori fisika. Dengan menggunakan “salinan ganda” untuk menerjemahkan perilaku lubang hitam ke dalam bahasa fisika partikel, para ilmuwan telah memperoleh alat baru yang ampuh untuk menjelajahi lingkungan paling ekstrem di alam semesta. Pendekatan ini tidak hanya menyederhanakan perhitungan yang rumit tetapi juga menawarkan jalan yang menjanjikan menuju penyelesaian konflik berkepanjangan antara gravitasi dan mekanika kuantum.
