"Kami telah menentukan bahwa ketika kondensat Higgs menghilang untuk membuat jalan bagi partikel yang ada saat ini, persamaan memungkinkan adanya dilaton, partikel baru tak bermassa."Semesta tidak akan sama tanpa Higgs boson. Partikel legendaris ini berperan dalam kosmologi dan mengungkap kemungkinan adanya partikel lain yang terkait erat.
Perlombaan untuk mengidentifikasi Higgs boson tengah berlangsung di CERN. ‘Cawan Suci’ fisika partikel ini akan membantu menjelaskan mengapa sebagian besar partikel elementer memiliki massa. Partikel misterius ini juga akan membantu kita memahami evolusi alam semesta dari saat kelahirannya, demikian menurut sekelompok fisikawan EPFL. Jika teori mereka diverifikasi dengan data dari satelit Planck, ini akan menjernihkan beberapa pertanyaan tentang alam semesta, masa lalu dan masa yang akan datang.
Partikel yang dipelajari di CERN mungkin juga memainkan sebuah aturan dalam Big Bang. (Kredit: EPFL)
Alam semesta yang berkembang
Semesta, yang saat ini telah mengembang selama miliaran tahun cahaya, sangat kecil pada saat kelahirannya. Untuk menjelaskan dikotomi skala dan fakta bahwa materi tampaknya didistribusikan secara homogen di seluruh Semesta, para fisikawan harus menempuh trik teoritis: mereka menambahkan fase inflasi pada Big Bang, ekspansi fenomenal awal di mana Semesta bertumbuh dengan faktor 10^26 dalam waktu yang sangat singkat. Para fisikawan memiliki masa yang sulit untuk menghitung pertumbuhan yang cepat tersebut.
Pada saat-saat pertamanya, alam semesta memiliki kepadatan yang tak terbayangkan. Dengan kondisi tersebut, mengapa gravitasi tidak memperlambat ekspansi awal? Di sinilah Higgs boson memasuki permainan – ini dapat menjelaskan kecepatan dan besarnya ekspansi, kata Mikhail Shaposhnikov dan timnya dari Laboratorium Fisika Partikel dan Kosmologi EPFL. Dalam alam semesta bayi, Higgs, dalam fase kondensat, akan berperilaku dalam cara yang sangat khusus – dan dengan demikian mengubah hukum fisika. Gaya gravitasi akan menjadi berkurang. Dengan cara ini, fisikawan bisa menjelaskan bagaimana alam semesta berkembang pada tingkat yang luar biasa.
Apa yang disimpan untuk alam semesta?
Teori ini dapat menjernihkan saat-saat pertama alam semesta, tapi bagaimana dengan alam semesta seperti sekarang ini? “Kami telah menentukan bahwa ketika kondensat Higgs menghilang untuk membuat jalan bagi partikel yang ada saat ini, persamaan memungkinkan adanya dilaton, partikel baru tak bermassa,” jelas fisikawan EPFL, Daniel Zenhäusern.
Untuk tiba pada kesimpulan ini, para fisikawan menerapkan prinsip matematika yang dikenal sebagai skala invarian – dimulai dengan Higgs boson, mereka mampu menentukan keberadaan dilaton, sebuah sepupu dekat, beserta sifat-sifatnya. Dan ternyata partikel baru ini secara kebetulan memiliki karakteristik yang tepat untuk menjelaskan keberadaan energi gelap. Energi ini menjelaskan mengapa ekspansi alam semesta saat ini dipercepat sekali lagi, namun asal-usulnya tidak dipahami. Kemajuan teoritis ini – dengan hasil yang sepenuhnya tak terduga – meyakinkan para ilmuwan bahwa mereka mungkin berada di jalur yang tepat.
Para astrofisikawan mengukur keadaan alam semesta saat ini dengan menggunakan data dari satelit Planck. Mereka mengobservasi gema cahaya dari Big Bang, yang mengungkapkan sifat skala besar kosmos. Pada tahun 2013, kampanye pengukuran akan memberikan hasil yang akan cukup tepat untuk dibandingkan dengan prediksi teoritis para ilmuwan EPFL – dan mereka akan bisa melihat apakah teori Higgs mereka ini tetap bertahan. Boson tidak hanya tersembunyi di dalam perut akselerator CERN.
Kredit: Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Jurnal: Juan García-Bellido, Javier Rubio, Mikhail Shaposhnikov, Daniel Zenhäusern. Higgs-Dilaton Cosmology: From the Early to the Late Universe. arXiv, 2011; [link]
Jurnal: Juan García-Bellido, Javier Rubio, Mikhail Shaposhnikov, Daniel Zenhäusern. Higgs-Dilaton Cosmology: From the Early to the Late Universe. arXiv, 2011; [link]
