Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Offbeat

Petunjuk fisika baru dalam radiasi terpolarisasi dari alam semesta awal – ScienceDaily


Menggunakan data Planck dari radiasi latar gelombang mikro kosmik, tim peneliti internasional telah mengamati petunjuk fisika baru. Tim mengembangkan metode baru untuk mengukur sudut polarisasi cahaya kuno dengan mengkalibrasinya dengan emisi debu dari Bima Sakti kita.

Meskipun sinyal tidak terdeteksi dengan cukup presisi untuk menarik kesimpulan yang pasti, hal itu mungkin menunjukkan bahwa materi gelap atau energi gelap menyebabkan pelanggaran terhadap apa yang disebut “simetri paritas”.

Hukum fisika yang mengatur alam semesta diperkirakan tidak berubah ketika dibalik di cermin. Misalnya, elektromagnetisme bekerja dengan cara yang sama terlepas dari apakah Anda berada dalam sistem asli, atau dalam sistem cermin di mana semua koordinat spasial telah dibalik.

Jika kesimetrian ini, yang disebut “paritas,” dilanggar, hal itu mungkin memegang kunci untuk memahami sifat materi gelap dan energi gelap yang sulit dipahami, yang masing-masing menempati 25 dan 70 persen dari anggaran energi Semesta saat ini. Meskipun keduanya gelap, kedua komponen ini memiliki efek berlawanan pada evolusi alam semesta: materi gelap menarik, sementara energi gelap menyebabkan alam semesta berkembang lebih cepat.

Sebuah studi baru, termasuk peneliti dari Institute of Particle and Nuclear Studies (IPNS) di High Energy Accelerator Research Organization (KEK), Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) dari University of Tokyo, dan Institut Max Planck untuk Astrofisika (MPA), melaporkan petunjuk menggoda tentang fisika baru – dengan tingkat kepercayaan 99,2 persen – yang melanggar kesimetrian paritas.

Temuan mereka dipublikasikan di jurnal Surat Review Fisik pada tanggal 23 November 2020.

Petunjuk pelanggaran simetri paritas ditemukan dalam radiasi latar gelombang mikro kosmik, sisa cahaya Big Bang. Kuncinya adalah cahaya terpolarisasi dari latar belakang gelombang mikro kosmik. Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang merambat. Ketika terdiri dari gelombang-gelombang yang berosilasi ke arah yang disukai, fisikawan menyebutnya “terpolarisasi”. Polarisasi muncul saat cahaya tersebar.

Cahaya matahari, misalnya, terdiri dari gelombang-gelombang dengan segala arah yang mungkin berosilasi; dengan demikian, tidak terpolarisasi. Sementara itu, cahaya pelangi terpolarisasi karena sinar matahari dihamburkan oleh tetesan air di atmosfer. Demikian pula, cahaya latar belakang gelombang mikro kosmik awalnya menjadi terpolarisasi ketika dihamburkan oleh elektron 400.000 tahun setelah Big Bang. Saat cahaya ini melintasi alam semesta selama 13,8 miliar tahun, interaksi latar belakang gelombang mikro kosmik dengan materi gelap atau energi gelap dapat menyebabkan bidang polarisasi berputar dengan suatu sudut.

“Jika materi gelap atau energi gelap berinteraksi dengan cahaya latar belakang gelombang mikro kosmik dengan cara yang melanggar simetri paritas, kita dapat menemukan tanda tangannya dalam data polarisasi,” kata Yuto Minami, seorang rekan postdoctoral di IPNS, KEK.

Untuk mengukur sudut rotasi, para ilmuwan membutuhkan detektor yang sensitif terhadap polarisasi, seperti yang ada di satelit Planck European Space Agency (ESA). Dan mereka perlu tahu bagaimana orientasi detektor yang sensitif terhadap polarisasi relatif ke langit. Jika informasi ini tidak diketahui dengan presisi yang memadai, bidang polarisasi yang diukur akan tampak diputar secara artifisial, menciptakan sinyal yang salah.

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

“Kami mengembangkan metode baru untuk menentukan rotasi buatan menggunakan cahaya terpolarisasi yang dipancarkan oleh debu di Bima Sakti,” kata Minami. “Dengan metode ini, kami telah mencapai presisi dua kali lipat dari pekerjaan sebelumnya, dan akhirnya dapat mengukur (sudut polarisasi).”

Jarak yang ditempuh cahaya dari debu di dalam Bima Sakti jauh lebih pendek daripada jarak gelombang mikro kosmik. Artinya emisi debu tidak dipengaruhi oleh materi gelap atau energi gelap, yaitu (sudut polarisasi) hanya ada pada cahaya latar gelombang mikro kosmik, sedangkan rotasi buatan mempengaruhi keduanya. Perbedaan sudut polarisasi terukur antara kedua sumber cahaya dapat digunakan untuk mengukur (sudut).

Tim peneliti menerapkan metode baru untuk mengukur (sudut) dari data polarisasi yang diambil oleh satelit Planck. Mereka menemukan petunjuk adanya pelanggaran kesimetrian paritas dengan tingkat kepercayaan 99,2 persen. Untuk mengklaim penemuan fisika baru, diperlukan signifikansi statistik yang jauh lebih besar, atau tingkat kepercayaan 99,99995 persen.

Eiichiro Komatsu, direktur di MPA dan Investigator Utama di Kavli IPMU, mengatakan: “Jelas bahwa kami belum menemukan bukti pasti untuk fisika baru; signifikansi statistik yang lebih tinggi diperlukan untuk mengkonfirmasi sinyal ini. Tapi kami senang karena baru kami Metode akhirnya memungkinkan kami untuk membuat pengukuran yang ‘tidak mungkin’ ini, yang mungkin mengarah pada fisika baru. “

Untuk mengonfirmasi sinyal ini, metode baru dapat diterapkan pada eksperimen apa pun yang ada – dan yang akan datang – yang mengukur polarisasi latar belakang gelombang mikro kosmik, seperti Simons Array dan LiteBIRD, di mana KEK dan Kavli IPMU terlibat.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Hongkong Prize