Ilmuwan Buat Alam Semesta Mini Guna Selidiki Sifat Waktu

Dasar-dasar matematika fundamental dari fisika Newtonian, mekanika kuantum, relativitas, hingga persamaan Wheeler-DeWitt, menunjukkan bahwa waktu tidak memiliki arah bawaan. Bahkan hukum-hukum fisika tersebut mengindikasikan bahwa waktu mungkin menghilang pada tingkat terdalam. Sebaliknya, hukum kedua termodinamika menawarkan 'panah' waktu yang menyatakan Alam Semesta dimulai dalam keadaan teratur, mungkin sebagai titik yang sangat padat, dan semakin menjadi tidak teratur.

Guna menyelidiki sifat waktu tersebut, Giovanni Barontini yang merupakan fisikawan di University of Birmingham menciptakan sebuah 'alam semesta mini'.

Dikutip dari Detik iNET, eksperimen ini berupaya membuktikan eksistensi waktu melalui perubahan sistem internal. "Studi ini memberikan bukti eksperimental terkontrol pertama bahwa 'waktu' dapat didefinisikan oleh perubahan dalam suatu sistem daripada sebagai 'jam berdetik' eksternal yang kita anggap sebagai waktu," jelas Barontini, dikutip detikINET dan ScienceAlert.

Dalam upaya untuk membuat waktu muncul dengan sendirinya, Barontini membangun alam semesta mininya dari sekitar 24.000 atom rubidium. Zat tersebut didinginkan hingga sepersejuta derajat di atas nol mutlak untuk membentuk 'bubur' atom yang disebut kondensat Bose-Einstein.

Kondensat Bose-Einstein dikenal juga sebagai keadaan materi kelima yang terjadi ketika partikel didinginkan hingga mendekati nol mutlak. Pada kondisi ini, partikel kehilangan individualitasnya dan mulai berperilaku seperti 'super-partikel' tunggal yang terpadu. Barontini lantas mengurung zat asing ini dalam perangkap optik dipol.

Perangkap tersebut membaginya menjadi dua sektor menggunakan penghalang yang dibentuk oleh persilangan dua sinar laser dengan frekuensi berbeda.

Susunan teknologi ini menghasilkan sektor 'terang' yang diamati dan sektor 'gelap' yang tetap tidak teramati. Barontini membandingkan sektor-sektor ini dengan bagian-bagian alam semesta kita yang tidak teramati, yaitu materi gelap dan energi gelap. Melalui metode tersebut, pergerakan atom menjadi jam yang berdasarkan aksi entropi, bukan berdasarkan jarum jam konvensional.

"In the experiment, the observed part of the system exchanges atoms and entropy with the unobserved part. From this exchange of entropy, we define an internal, 'entropic' time," ujar Barontini.

"Waktu ini meningkat ketika entropi dipertukarkan, dan berhenti ketika pertukaran entropi berhenti," imbuhnya. Osilasi atom melintasi penghalang terjadi secara ritmis, menyerupai siklus berulang dari Big Bang yang memperluas alam semesta diikuti oleh Big Crunch yang menghancurkannya.

Fenomena ini mirip dengan hipotesis yang menyatakan bahwa manusia hidup di alam semesta yang terus berputar tanpa henti. Akibatnya, waktu secara alami muncul dari rangkaian peristiwa ini karena aliran entropi memiliki arah, dan urutan berbasis entropi ini tidak berjalan mundur.

"Secara sederhana, dapat dikatakan: alam semesta mini tidak memerlukan parameter eksternal untuk mengatur peristiwa; aliran entropi internalnya sendiri menunjukkan peristiwa mana yang akan terjadi selanjutnya," kata Barontini. Penelitian ini menawarkan wawasan baru tentang sifat waktu dalam gravitasi kuantum yang dapat digunakan untuk menggambarkan dinamika sama efektifnya dengan waktu konvensional. Hasil penelitian yang membawa pandangan baru terhadap fisika modern ini telah diterbitkan di Physical Review Research.