Ilmuwan Buktikan Ruang Kosong Ternyata Tidak Sepenuhnya Kosong
Para astronom menemukan salah satu bukti terkuat sejauh ini bahwa ruang hampa di antariksa tidak benar-benar kosong dan dapat memengaruhi perjalanan cahaya.
Temuan tersebut berkaitan dengan fenomena yang disebut vacuum birefringence, prediksi mekanika kuantum yang pertama kali dikemukakan hampir 90 tahun lalu oleh salah satu pelopor fisika kuantum, Werner Heisenberg.
Menurut teori tersebut, ruang hampa sempurna tidak sepenuhnya kosong. Di dalamnya terdapat apa yang disebut sebagai "partikel virtual" yang muncul dan menghilang dalam waktu sangat singkat.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO CONTINUE WITH CONTENT
Tim peneliti internasional, termasuk Marcus Lower dari Swinburne University of Technology, mencoba mencari jejak fenomena tersebut dengan mengamati magnetar 1E 1547.0-5408 atau 1E1547.
Magnetar merupakan jenis langka bintang neutron yang memiliki medan magnet terkuat yang diketahui di alam semesta.
Hasil pengamatan mereka berpotensi menjadi deteksi pertama vacuum birefringence di dalam medan magnet ekstrem sebuah magnetar.
Temuan tersebut telah diterbitkan dalam jurnal Nature mengatakan medan magnet yang sangat kuat dapat memengaruhi kumpulan partikel virtual yang diasosiasikan dengan ruang hampa.
Dalam kondisi ekstrem tersebut, partikel-partikel itu diperkirakan dapat memengaruhi bagaimana cahaya merambat dan membiaskannya dengan cara tertentu. Efek inilah yang dikenal sebagai vacuum birefringence.
Magnetar menjadi laboratorium alami untuk menguji fenomena tersebut karena medan magnetnya sangat kuat.
"Untuk mendeteksi vacuum birefringence dibutuhkan medan magnet lebih dari 100 juta kali lebih kuat daripada apa pun yang pernah kita buat di Bumi," kata Lower, dikutip dari Science Daily.
"Untungnya, alam memberi kita magnetar, yang merupakan laboratorium kosmik sempurna untuk mencari efek ini," lanjutnya.
Tim mengamati magnetar 1E1547 menggunakan Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) milik NASA.
Pengamatan tersebut juga didukung teleskop sinar-X NICER di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) dan teleskop radio Murriyang milik badan sains nasional Australia (CSIRO).
Data radio yang dikumpulkan Lower menggunakan Murriyang kemudian dianalisis dengan superkomputer Ngarrgu Tindebeek milik Swinburne.
Para peneliti mengikuti perubahan arah gelombang radio yang dipancarkan magnetar saat objek tersebut berputar, atau kondisi polarisasinya.
Dari pengukuran itu, mereka menemukan sumbu magnet dan sumbu rotasi 1E1547 hampir sejajar. Magnetar tersebut juga terlihat hampir tepat dari arah kutubnya.
Kombinasi itu membuat 1E1547 menjadi objek yang sangat menguntungkan untuk mencari tanda-tanda vacuum birefringence.
Tim kemudian menemukan dua petunjuk utama. Pertama, sinar-X yang dihasilkan magnetar dan dideteksi IXPE memiliki tingkat polarisasi yang sangat tinggi.
Kedua, arah polarisasi sinar-X tersebut tetap mengikuti medan magnet 1E1547 dengan pola yang sama seperti yang terlihat pada pengamatan radio.
"Karena kekuatan medan magnetnya, partikel virtual Heisenberg menjadi sejajar dengan arah medan tersebut," kata Lower.
"Dengan melacak secara cermat arah osilasi gelombang radio dan sinar-X ketika magnetar berputar, tim menemukan bahwa kesejajaran kutub magnet dan rotasi 1E1547 ideal untuk mendeteksi vacuum birefringence," lanjutnya.
Misteri hampir 90 tahun
Meski fenomena tersebut telah diprediksi sejak dekade 1930-an, para ilmuwan hingga kini belum mendapatkan deteksi yang benar-benar definitif.
Oleh karena itu, tim masih membutuhkan pengamatan tambahan dan simulasi komputer yang lebih maju untuk memastikan sinyal tersebut memang berasal dari vacuum birefringence dan bukan proses fisika lain di sekitar magnetar.
Jika interpretasi tersebut terkonfirmasi, temuan ini dapat membantu fisikawan menguji bagaimana teori kuantum bekerja dalam kondisi paling ekstrem di alam semesta.
"Dengan data masa depan dan simulasi terbaru kami, mungkin akhirnya kami dapat menyelesaikan pencarian yang dimulai Heisenberg hampir 90 tahun lalu," ujar Lower.
(lom)