JBNews.id — Giovanni Barontini, fisikawan dari University of Birmingham, menciptakan ‘alam semesta mini’ dari 24.000 atom rubidium untuk memberikan bukti eksperimental terkontrol pertama bahwa waktu benar-benar ada dan dapat didefinisikan oleh perubahan dalam suatu sistem.
Dasar-dasar matematika fundamental dari fisika Newtonian, mekanika kuantum, relativitas, hingga persamaan Wheeler-DeWitt, menunjukkan bahwa waktu tidak memiliki arah bawaan. Bahkan mungkin menghilang pada tingkat terdalam. Sebaliknya, hukum kedua termodinamika menawarkan ‘panah’ waktu: Alam Semesta dimulai dalam keadaan teratur, dan semakin menjadi tidak teratur.
“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 dari ScienceAlert.
Dalam upaya untuk membuat waktu muncul dengan sendirinya, Barontini membangun alam semesta mininya dari sekitar 24.000 atom rubidium yang didinginkan hingga sepersejuta derajat di atas nol mutlak. Ini membentuk ‘bubur’ atom yang disebut kondensat Bose-Einstein, yang dikenal juga sebagai keadaan materi kelima. Ketika partikel didinginkan hingga mendekati nol mutlak, mereka kehilangan individualitasnya dan mulai berperilaku seperti ‘super-partikel’ tunggal yang terpadu.
Barontini kemudian mengurung zat asing ini dalam perangkap optik dipol, yang membaginya menjadi dua sektor menggunakan penghalang yang dibentuk oleh persilangan dua sinar laser dengan frekuensi berbeda. Susunan 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: materi gelap dan energi gelap.
Pergerakan atom dalam eksperimen ini menjadi jam berdasarkan aksi entropi, bukan berdasarkan jarum jam konvensional. “Dalam percobaan, bagian sistem yang diamati bertukar atom dan entropi dengan bagian yang tidak diamati. Dari pertukaran entropi ini, kita mendefinisikan waktu internal, ‘entropik’,” ujar Barontini.
“Waktu ini meningkat ketika entropi dipertukarkan, dan berhenti ketika pertukaran entropi berhenti,” imbuhnya.
Osilasi atom melintasi penghalang terjadi secara ritmis, seperti siklus berulang dari Big Bang yang memperluas alam semesta diikuti oleh Big Crunch yang menghancurkan kosmos. Ini mirip dengan hipotesis yang menyatakan bahwa kita 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. Hasilnya telah diterbitkan di jurnal Physical Review Research.
Fenomena yang diamati dalam eksperimen ini membuka jendela baru bagi pemahaman fundamental tentang realitas. Temuan ini juga mengingatkan pada penemuan-penemuan lain di dunia fisika, seperti studi tentang klaim quantum yang baru-baru ini mengguncang komunitas ilmiah.
Baca Juga:
Eksperimen Barontini menunjukkan bahwa waktu bukanlah entitas absolut yang berdetak di luar sistem, melainkan properti yang muncul dari interaksi internal. Konsep ini memiliki implikasi mendalam bagi fisika teoretis, khususnya dalam upaya menyatukan mekanika kuantum dengan relativitas umum. Para peneliti kini memiliki alat eksperimental untuk menguji hipotesis tentang sifat dasar waktu, yang selama puluhan tahun hanya menjadi perdebatan teoretis.
Bagi pembaca awam, temuan ini memberikan perspektif baru: waktu yang kita rasakan sehari-hari mungkin hanyalah efek samping dari perubahan entropi di alam semesta. Ini bukan sekadar filosofi, melainkan hasil yang diukur di laboratorium. Penelitian ini juga menunjukkan bagaimana fenomena yang tampak abstrak, seperti dampak teknologi pada kognisi manusia, seringkali membutuhkan eksperimen inovatif untuk diungkap.
Implikasi praktis dari penelitian ini mungkin belum langsung terasa dalam kehidupan sehari-hari. Namun, pemahaman yang lebih baik tentang sifat waktu dapat membuka jalan bagi teknologi baru di masa depan, termasuk dalam komputasi kuantum dan pemahaman tentang asal-usul alam semesta. Para ilmuwan kini memiliki pijakan eksperimental untuk melanjutkan eksplorasi tentang misteri terdalam realitas.
Penemuan ini juga menegaskan bahwa fisika fundamental terus bergerak maju. Sama seperti penemuan dampak ekologi dari misi antariksa, eksperimen Barontini mengingatkan bahwa sains selalu memiliki lapisan kompleksitas baru untuk diungkap. Dengan ‘alam semesta mini’-nya, Barontini tidak hanya membuktikan bahwa waktu nyata, tetapi juga menunjukkan bahwa realitas bisa lebih aneh dari yang kita bayangkan.
