Polarisasi Radiasi Gelombang Mikro Kosmik

Polarisasi Radiasi Gelombang Mikro Kosmik

Radiasi gelombang mikro kosmik adalah hasil dari ledakan dahsyat Big Bang yaitu radiasi elektromagnetik sisa dari tahap awal semesta dalam kosmologi Big Bang. 

Dilansir dari sciencedaily.com, berdasarkan dari data Planck tentang radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik, para peneliti internasional mengamati petunjuk baru tentang Fisika. Tim peneliti melakukan pengembangan metode baru dalam mengukur sudut polarisasi cahaya kuno yang dikalibrasi dengan emisi debu dari Bima Sakti.

Meskipun sinyal tidak terdeteksi dengan cukup presisi untuk menarik kesimpulan, namun kemungkinan dapat menunjukkan energi gelap yang menyebabkan pelanggaran terhadap simetri paritas.

Hukum fisika yang mengatur tentang alam semesta tidak akan berubah ketika dibalik di depan cermin. Misalnya, elektromagnetik bekerja dengan cara yang sama, baik saat berada di sistem yang asli maupun dalam sistem cermin dimana semua koordinat spasial telah dibalik.

Jika kesimetrian paritas dilanggar, maka dapat menjadi kunci untuk memahami sifat dari materi gelap dan energi gelap yang sulit dipahami, yang masing-masing menempati 25% dan 70% dari persediaan energi alam semesta saat ini. Meskipun keduanya gelap, kedua komponen tersebut memiliki efek berlawanan pada evolusi alam semesta. Materi gelap akan terjadi penarikan, sedangkan energi gelap menyebabkan alam semesta akan mengembang lebih cepat. 

Indikasi pelanggaran simetri paritas telah ditemukan dalam radiasi gelombang mikro latar belakang kosmik yang ditinggalkan oleh Big Bang. Kuncinya adalah cahaya terpolarisasi dari latar belakang gelombang mikro kosmik. Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang merambat. Jika terdiri dari gelombang yang berisolasi ke arah yang diinginkan, para Fisikawan menyebutnya dengan sebutan “terpolarisasi” yang akan muncul ketika cahaya tersebar.

Cahaya latar belakang gelombang mikro kosmik pertama kali terpolarisasi ketika dihamburkan oleh elektron 400.000 tahun setelah ledakan Big Bang. Saat cahaya bergerak melalui alam semesta selama 13,8 miliar tahun, interaksi latar belakang gelombang mikro kosmik dengan materi gelap atau energi gelap dapat memutar bidang polarisasi pada suatu sudut.

Untuk mengukur sudut rotasi, para pakar ilmuan membutuhkan detektor yang sensitif terhadap polarisasi, seperti yang dimiliki oleh satelit Planck dari European Space Agency (ESA), dan perlu diketahui bagaimana detektor yang sensitif terhadap polarisasi berorientasi relatif ke langit. Jika informasi tersebut tidak diketahui dengan tepat, bidang polarisasi yang diukur akan tampak diputar secara artifisial dan menciptakan sinyal palsu.

Di masa lalu, ketidakpastian atas rotasi buatan disebabkan oleh detektor itu sendiri yang membatasi keakuratan pengukuran sudut polarisasi kosmik.

Jarak yang ditempuh cahaya dari debu di dalam Bima Sakti jauh lebih dekat daripada jarak gelombang mikro kosmik. Artinya emisi debu tidak terpengaruh oleh materi gelap atau energi gelap, yaitu (sudut polarisasi) hanya ada cahaya latar belakang gelombang mikro kosmik. Sedangkan rotasi buatan mempengaruhi keduanya. Dengan demikian, perbedaan sudut polarisasi yang diukur antara kedua sumber cahaya dapat digunakan untuk mengukur sudut.

Tim peneliti menerapkan metode baru untuk mengukur (sudut) data polarisasi yang ditangkap oleh satelit Planck. Mereka menemukan indikasi mengenai pelanggaran simetri paritas dengan tingkat kepercayaan 99,2%. Untuk mengklaim penemuan baru dalam Fisika, akan membutuhkan signifikasi statistik yang jauh lebih besar dengan tingkat kepercayaan 99,99%.


Sumber

Sciencedaily, 2020. A hint of new physics in polarized radiation from the early universe.

Yuto Minami, Eiichiro Komatsu. New Extraction of the Cosmic Birefringence from the Planck 2018 Polarization Data. Physical Review Letters, 2020; 125 (22) DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.221301
Lebih baru Lebih lama