Versi asli dari cerita ini muncul di Majalah Quanta.
Peluruhan vakum, sebuah proses yang dapat mengakhiri alam semesta seperti yang kita ketahui, mungkin terjadi 10.000 kali lebih cepat dari yang diperkirakan. Untungnya, hal itu masih belum akan terjadi dalam waktu yang sangat, sangat lama.
Ketika fisikawan berbicara tentang “ruang hampa,” istilah tersebut terdengar seolah merujuk pada ruang hampa, dan dalam arti tertentu memang demikian. Lebih khusus lagi, istilah tersebut merujuk pada serangkaian pengaturan default, seperti pengaturan pada papan kontrol. Ketika medan kuantum yang menembus ruang berada pada nilai default ini, Anda menganggap ruang hampa. Perubahan kecil pada pengaturan tersebut menciptakan partikel—naikkan sedikit medan elektromagnetik, dan Anda akan mendapatkan foton. Di sisi lain, perubahan besar sebaiknya dianggap sebagai pengaturan default yang sama sekali baru. Perubahan tersebut menciptakan definisi ruang hampa yang berbeda, dengan sifat yang berbeda.
Satu medan kuantum istimewa karena nilai default-nya dapat berubah. Disebut medan Higgs, medan ini mengendalikan massa banyak partikel fundamental, seperti elektron dan kuark. Tidak seperti medan kuantum lain yang telah ditemukan oleh fisikawan, medan Higgs memiliki nilai default di atas nol. Menaikkan atau menurunkan nilai medan Higgs akan menambah atau mengurangi massa elektron dan partikel lainnya. Jika pengaturan medan Higgs adalah nol, partikel-partikel tersebut tidak akan bermassa.
Kita bisa tetap berada pada nilai default bukan nol untuk selamanya, jika bukan karena mekanika kuantum. Medan kuantum dapat “terowongan,” melompat ke nilai energi baru yang lebih rendah bahkan jika tidak memiliki cukup energi untuk melewati pengaturan perantara energi yang lebih tinggi, efek yang mirip dengan membuat terowongan melalui dinding yang kokoh.
Agar hal ini terjadi, Anda perlu memiliki keadaan energi yang lebih rendah untuk ditembus. Dan sebelum membangun Large Hadron Collider, fisikawan mengira bahwa keadaan medan Higgs saat ini mungkin yang terendah. Keyakinan itu kini telah berubah.
Kurva yang menggambarkan energi yang dibutuhkan untuk pengaturan medan Higgs yang berbeda selalu diketahui menyerupai topi sombrero dengan pinggiran topi yang terbalik. Pengaturan medan Higgs saat ini dapat digambarkan sebagai bola yang berada di bagian bawah pinggiran topi.
Ilustrasi: Kredit: Mark Belan untuk Majalah Quanta
Namun, koreksi kuantum yang halus dapat mengubah bentuk kurva. Medan kuantum menyalurkan energi bolak-balik satu sama lain. Interaksi kuantum antara elektron dan medan elektromagnetik menggeser tingkat energi atom, misalnya—efek yang ditemukan pada tahun 1940-an.
Untuk medan Higgs, kelengkungan tepi topi sombrero ditentukan oleh massa boson Higgs, partikel dasar yang menyampaikan efek medan Higgs, yang ditemukan di Large Hadron Collider pada tahun 2012. Koreksi lebih lanjut terhadap bentuk kurva berasal dari partikel yang berinteraksi kuat dengan Higgs: partikel dengan massa tinggi seperti top quark, partikel dasar terberat yang diketahui. Dengan membandingkan massa boson Higgs dengan top quark, fisikawan sekarang berpikir bahwa topi sombrero kemungkinan besar akan turun lagi. Pada pengaturan medan Higgs yang jauh lebih tinggi, terdapat keadaan energi yang lebih rendah.
Dalam kasus tersebut, medan Higgs pada akhirnya akan menuju ke keadaan tersebut, atau “peluruhan.” Peluruhan ini akan dimulai di satu tempat dan kemudian menyebar, gelembung bulat tumbuh dengan kecepatan cahaya, mengubah alam semesta. Partikel-partikel fundamental akan menjadi jauh lebih berat, sehingga mereka akan ditarik bersama oleh gravitasi lebih kuat daripada gaya lain yang memisahkan mereka. Atom-atom akan runtuh.
Namun, kita tidak akan mencapai pengaturan Higgs yang lebih tinggi dalam waktu dekat. Para fisikawan memperkirakan peluang peluruhan vakum dengan cara yang berbeda. metode paling langsungmereka mencatat berbagai transformasi yang diperlukan untuk mengubah medan dari satu nilai ke nilai lainnya—transformasi yang melanggar kekekalan energi, yang memungkinkan mekanika kuantum terjadi dalam waktu singkat—memberi bobot pada setiap skenario berdasarkan seberapa besar pelanggaran aturan seperti kekekalan energi. Menurut perkiraan ini, satu gigaparsec kubik ruang akan mengalami peluruhan vakum sekali setiap 10794 tahun, atau angka 1 diikuti oleh 794 angka nol—rentang waktu yang tidak masuk akal. Hanya 1010 tahun telah berlalu sejak Big Bang.
Baru-baru ini, sekelompok fisikawan di Slovenia diklaim menemukan kesalahan kecil dalam perhitungan, yang mempercepat berakhirnya alam semesta seperti yang kita ketahui menjadi 10790 tahun, bukan 10794. Meskipun perubahan sebesar 10.000 kali lipat mungkin tampak besar, perubahan tersebut jauh lebih kecil daripada ketidakpastian dari bagian lain perhitungan. Yang terpenting: Tak satu pun dari ketidakpastian ini cukup besar untuk menembus kurun waktu yang terbentang antara kita dan kengerian peluruhan vakum.
Cerita asli dicetak ulang dengan izin dari Majalah QuantaBahasa Indonesia: sebuah publikasi independen yang diterbitkan oleh Yayasan Simons yang misinya adalah untuk meningkatkan pemahaman publik tentang sains dengan meliput perkembangan penelitian dan tren dalam matematika serta ilmu fisika dan ilmu hayati.
