Eksperimen Gila Fisikawan Inggris Ciptakan Alam Semesta Mini Tanpa Patokan Waktu

Konsep waktu selalu menjadi misteri absolut dalam ilmu fisika dan filsafat manusia. Namun, sebuah terobosan radikal dari laboratorium Universitas Birmingham di Inggris mulai mengikis kemapanan konsep tersebut. Seorang fisikawan sukses menciptakan miniatur alam semesta menggunakan puluhan ribu atom untuk membuktikan sebuah hipotesis mengejutkan: waktu mungkin bukanlah elemen dasar pembentuk realitas, melainkan sekadar produk turunan dari perubahan yang terjadi di dalam alam semesta itu sendiri, seperti yang dilaporkan oleh ScienceDaily.

Merakit Semesta dengan 24.000 Atom Dingin

Profesor Giovanni Barontini, ilmuwan di balik eksperimen ini, merekayasa sebuah kosmos buatan menggunakan awan yang terdiri dari sekitar 24.000 atom rubidium. Berdasarkan detail teknis yang dipublikasikan oleh Phys.org, atom-atom tersebut didinginkan secara ekstrem hingga menyentuh suhu beberapa miliar derajat di atas nol mutlak, membentuk materi eksotis yang dikenal sebagai kondensat Bose-Einstein. Pada titik beku ini, partikel-partikel kehilangan individualitasnya dan mulai berperilaku sebagai satu kesatuan ‘partikel super’ kuantum.

Sistem eksperimental ini dikurung rapat di dalam perangkap optik dipol yang terisolasi sempurna dari lingkungan luar. Barontini menggunakan dua sorotan sinar laser dengan frekuensi berbeda untuk membelah sistem tersebut menjadi dua zona: zona ‘terang’ (yang diamati) dan zona ‘gelap’ (yang tidak diamati). Partikel atom diizinkan bergerak bolak-balik melintasi batas kedua zona ini, di mana zona gelap tersebut dianalogikan sebagai bagian dari alam semesta nyata yang tak teramati seperti materi gelap atau energi gelap.

Zona terang kemudian dimanipulasi agar terus-menerus mengalami siklus pemuaian (ekspansi) dan penyusutan (kontraksi). Proses ritmis ini merupakan penyederhanaan dari fenomena Big Bang (Ledakan Besar), yang diikuti oleh Big Crunch—skenario teoretis kiamat kosmik di mana alam semesta berhenti memuai lalu runtuh menyusut ke dalam dirinya sendiri. Tujuan utamanya bukanlah mereplika ledakan kosmik, melainkan mengukur apakah urutan peristiwa bisa dilacak tanpa menggunakan jam eksternal laboratorium.

Membuktikan Eksistensi “Waktu Entropik”

Dalam teori fisika tradisional seperti fisika Newton maupun mekanika kuantum, waktu dianggap sebagai elemen yang bergerak ke segala arah atau bahkan tidak memiliki arah. Terlebih dalam teori gravitasi kuantum, persamaan Wheeler-DeWitt mendeskripsikan alam semesta sebagai satu keadaan kuantum statis yang tidak memiliki jam internal maupun eksternal.

Sebaliknya, Hukum Kedua Termodinamika menawarkan sebuah ‘panah’ waktu: alam semesta bergerak dari kondisi teratur menjadi semakin tidak teratur (entropi). Melalui eksperimennya, Barontini membuktikan bahwa pergerakan waktu dapat dilacak semata-mata dari pertukaran atom dan entropi antara bagian sistem yang diamati dengan bagian yang tidak diamati.

Ketika distribusi atom menyebar, atau saat atom bergerak masuk dan keluar sehingga meningkatkan pertukaran entropi, waktu bergerak maju. Namun, ketika distribusi atom konstan dan pertukaran entropi terhenti, pergerakan waktu internal dalam sistem tersebut secara efektif juga berhenti. Barontini menamai fenomena penentuan urutan peristiwa tanpa parameter eksternal ini sebagai “waktu entropik”.

“Studi ini memberikan bukti eksperimental terkontrol pertama bahwa ‘waktu’ dapat didefinisikan oleh perubahan di dalam sistem, bukan sebagai ‘detak jam’ eksternal seperti yang kita pikirkan,” tegas Barontini, seperti yang dilansir oleh ScienceAlert.

Implikasi Besar bagi Masa Depan Fisika

Salah satu temuan paling radikal dari penelitian yang diterbitkan di jurnal Physical Review Research ini adalah laju waktu entropik ternyata tidak konstan. Kecepatan waktu bisa melambat atau bergerak lebih cepat bergantung penuh pada seberapa masif perubahan entropi yang terjadi di dalam alam semesta mini tersebut.

Lebih jauh, metrik waktu entropik ini terbukti valid saat diaplikasikan ke dalam Persamaan Schrödinger—persamaan fundamental dalam mekanika kuantum. Artinya, model waktu internal ini tetap akurat digunakan untuk memprediksi bagaimana ‘awan probabilitas’ sebuah sistem kuantum akan berubah dan berkembang tanpa memerlukan jam konvensional.

Eksperimen berbiaya tinggi ini belum sepenuhnya membuktikan bahwa waktu di alam semesta nyata kita adalah sekadar ilusi. Namun, ciptaan atom rubidium milik Universitas Birmingham ini telah menyediakan kanvas laboratorium pertama di dunia bagi para fisikawan untuk menguji misteri terbesar kosmologi: gravitasi kuantum dan teka-teki penyatuan relativitas umum dengan mekanika kuantum yang selama ini dianggap mustahil.