Hadiah Nobel tahun 2017 diberikan kepada Rainer Weiss, Kip Thorner, dan Barry Barish. Mereka adalah pelopor usaha mengukur gelombang gravitasi. Gelombang ini berhasil diukur pertama kali tahun 2015. Pengukuran ini membuktikan teori Einstein tentang gravitasi.
Gravitasi? Kita rasanya akrab betul dengan gravitasi. Benda jatuh, air mengalir ke bawah, adalah fenomena akibat adanya gravitasi. Sejak dulu orang sadar bahwa benda pasti jatuh ke bawah. Tapi kenapa? Isaac Newton memberikan jawaban. Itu terjadi karena adanya gravitasi. Menurut hukum gravitasi Newton, dua buah benda mengalami gaya tarik menarik dengan kekuatan sebanding massa kedua benda itu, dan berbanding terbalik dengan jarak antara keduanya. Jadi makin besar massa benda, makin kuat tarikannya. Makin jauh kita dari benda itu, makin lemah tarikannya.
Gravitasi ternyata tak hanya menyebabkan benda-benda jatuh. Efek yang lebih luasnya adalah gerakan benda-benda ruang angkasa. Gerakan bumi mengelilingi matahari (yang baru diketahui kemudian), juga gerakan bulan mengelilingi bumi, semua diatur oleh gravitasi. Dari teori Newton itu banyak hal bisa dijelaskan dengan akurat.
Tapi ada satu hal kecil, yaitu keanehan orbit Merkurius, planet terdekat dengan matahari. Kalau memakai teori Newton saja, gerakan Merkurius tidak bisa dijelaskan. Sampai akhirnya Einstein membuat teori baru. Menurut Einsten, gravitasi adalah melengkungnya ruang dan waktu akibat adanya benda bermassa.
Maksudnya bagaimana? Bayangkan Anda punya lembaran karet elastis yang dibentangkan tegang, seperti lembaran yang terpasanng pada drum. Itu adalah ruang waktu. Lalu Anda letakkan sebuah bola bowling di atas lembaran tadi. Bentuk permukaan di sekitar bola itu akan melengkung. Kalau Anda letakkan bola pongpong atau bola tenis di jarak tertentu di atas lembaran, maka bola kecil itu akan bergerak menuju bola bowling. Di dekat bola bowling geraknya tidak akan lurus, tapi melengkung mengitari bola bowling. Seperti itulah kejadian bumi mengitari matahari.
Nah, di alam semesta ini banyak lubang hitam atau black hole. Keberadaan black hole ini pun sudah diramalkan oleh Karl Schwarzschild, tak lama setelah ia membaca teori Einstein. Waktu itu gagasan itu hanya dianggap utak-atik matematis. Tapi belakangan keberadaan black hole bisa diamati.
Balck hole adalah benda yang sangat padat, gravitasinya sangat tinggi, sehingga cahaya pun tak dapat meninggalkannya. Benda ini menyedot apapun yang ada dalam jangkauannya. Ketika 2 black bole berada dalam jangkauan satu sama lain, keduanya saling mendekat, kemudian bergabung. Gabungan ini menimbulkan peribahan besar (distorsi) pada ruang waktu. Bayangkan kalau ada 2 bola bowling bertabrakan lalu jadi sati, maka akan terjadi getaran pada lembaran karet tadi. Itulah yang disebut gelombang gravitasi.
Lalu bagaimana mengukurnya? Ada sistem yang disebut Michelson interferometer. Cahaya laset ditembakkan ke satu arah, lalu di titik tertentu dibagi dengan pemisah berkas (beam splitter). Kedua berkas cahaya yang terbagi itu kemudian dipantulkan kembali ke arah semula, dan tingkap dengan detektor. Jarak yang ditempuh cahaya itu diatur sehingga 2 berkas cahaya yang kembali satu fase. Kalau satu fase, kedua gelombang cahaya tadi akan dijumlahkan amplitudonya sehingga saling menguatkan. Bila tidak terjadi apa-apa, maka pengamat akan melihat cahaya saling menguatkan tadi.
Nah, bila ada gelombang gravitasi, akan terjadi perubahan jarak. Cermin yang ditempatkan untuk memantulkan cahaya tadi akan bergeser. Bukan bergeser tempatnya, dalam arti dipindahkan. Ia tetap di situ. Tapi ruang yang dia tempati akan melar atau mengkerut sedikit. Itu seperti Anda gambar 2 titik di atas selembar kain, lalu kain itu Anda getarkan. Saat bergetar itu jarak kedua titik tadi akan berubah. Inilah yang ditangkap dengan interferometer tadi.
Berapa besar pergeserannya? Sangat keciiiiiiiiiiiiiiiiiiil. Skalanya adalah jauuuuh lebih kecil dari skala jarak partikel-partikel penyusun inti atom. Alat ini, dibuat dengan berbagai teknologi canggih, dengan biaya ratusan juta dolar, agar bisa mengukur perubahan ruang dalam skala tadi. Dan mereka berhasil. Tahun 2015 pertama kali gelombang gravitasi berhasil diukur. Selanjutnya sudah dideteksi sejumlah gelombang gravitasi lain.
Bagaimana memastikan bahwa yang terdeteksi itu benar? Selain pakai teknologi canggih, sistemnya terdiri dari 2 persngkat. Di Hanford, Washington dan Livingston, Lousiana. Kalau hanya satu alat yang bereaksi, itu artinya signal palsu. Kalau keduanya bereaksi, artinya benar ada distorsi ruang waktu.
LIGO: Laser Interferrometer Gravitational-Wave Observatory.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar