Model standar Big Bang bergantung pada teori relativitas Einstein, yang memprediksi keadaan awal kepadatan tak terhingga – sebuah singularitas yang memecah fisika yang diketahui. Namun, penelitian yang muncul menunjukkan bahwa kelahiran alam semesta mungkin terjadi secara berbeda, sehingga berpotensi menghindari kerusakan dahsyat ini melalui perluasan gravitasi Einstein yang dikenal sebagai Gravitasi Kuantum Kuadrat (QQG).
Batasan Teori Einstein
Relativitas umum Einstein secara akurat menggambarkan gravitasi dalam skala besar – mulai dari pergerakan planet hingga lubang hitam. Namun hal ini menjadi terputus-putus ketika diterapkan pada kondisi ekstrem di alam semesta awal atau alam kuantum. Singularitas yang diprediksi oleh relativitas umum merupakan tanda jelas bahwa teori tersebut tidak lengkap; kepadatan tak terbatas sama sekali tidak masuk akal.
“Masalah utamanya adalah relativitas umum Einstein memprediksi kegagalannya dalam kondisi ekstrem, yang paling terkenal adalah pada singularitas Big Bang,” jelas fisikawan Niayesh Afshordi. Hal ini telah mendorong pencarian kerangka gravitasi yang lebih kuat selama berpuluh-puluh tahun dalam kondisi seperti ini.
QQG: Solusi Potensial
QQG dibangun berdasarkan teori Einstein dengan memasukkan istilah-istilah tambahan yang menjadi signifikan pada energi yang sangat tinggi. Hal ini memungkinkan teori tersebut tetap konsisten bahkan pada kondisi ekstrim Big Bang, dan berpotensi menghindari singularitas sama sekali.
Sebuah studi baru-baru ini yang diterbitkan dalam Physical Review Letters menunjukkan bahwa alam semesta awal, di bawah QQG, mungkin telah melewati fase energi tinggi tanpa permulaan yang tiba-tiba dan sangat padat. Sebaliknya, alam semesta bisa saja muncul dari keadaan yang lebih halus dan stabil dengan kepadatan dan suhu yang terbatas. Hal ini untuk menghindari kelemahan mendasar dalam kosmologi standar.
Inflasi Tanpa Inflaton
QQG juga menawarkan perspektif baru tentang inflasi kosmik — periode ekspansi pesat segera setelah Big Bang. Model standar memerlukan bidang hipotetis, “inflaton”, untuk mendorong perluasan ini. Namun QQG menghasilkan inflasi secara alami sebagai konsekuensi gravitasi itu sendiri.
“Dengan kata lain, beberapa unsur utama yang biasanya kita tambahkan secara terpisah ke dalam kosmologi mungkin muncul langsung dari teori gravitasi itu sendiri,” tambah Afshordi. Hal ini menghilangkan kebutuhan akan bidang yang tidak teramati.
Kebebasan Asimtotik dan Tes Observasional
Salah satu fitur utama QQG adalah perilakunya pada skala energi yang berbeda. Ia menjadi lebih sederhana pada energi yang sangat tinggi—sebuah sifat yang disebut kebebasan asimtotik —sebelum berevolusi menjadi gravitasi yang kita amati saat ini. Hal ini menciptakan transisi yang berkesinambungan dari alam semesta awal yang eksotis ke alam semesta yang telah teruji dengan baik di kemudian hari.
Teorinya tidak dapat diuji. Perbedaan halus antara gelombang gravitasi purba dan latar belakang gelombang mikro kosmik dapat mengungkap jejak QQG pada alam semesta awal. Pengamatan di masa depan, khususnya dalam astronomi gelombang gravitasi, mungkin dapat membedakan model ini dari skenario inflasi standar.
“Seiring dengan meningkatnya sensitivitas pengamatan dalam beberapa tahun dan dekade mendatang, pengukuran gelombang gravitasi primordial di masa depan dapat mulai membedakan model semacam ini dari skenario inflasi yang lebih konvensional.”
Kesimpulannya, QQG menghadirkan alternatif yang menarik terhadap Big Bang yang berbasis singularitas. Hal ini menawarkan kerangka kerja yang konsisten secara matematis yang dapat menyelesaikan ketidakkonsistenan yang sudah berlangsung lama dalam pemahaman kita tentang asal usul kosmik. Jika hal ini terkonfirmasi, maka hal ini dapat mengubah pandangan kita tentang permulaan alam semesta, menggantikan kerusakan dahsyat dengan deskripsi gravitasi kuantum yang berkesinambungan.
