Para penyelidik telah mengembangkan model alam semesta yang menyusut yang ada sebelum Big Bang. Klik untuk membesarkan
The Big Bang menerangkan bagaimana Alam Semesta bermula sebagai satu titik 13.7 bilion tahun yang lalu, dan telah berkembang sejak itu, tetapi tidak menjelaskan apa yang berlaku sebelum itu. Penyelidik dari Penn State University percaya bahawa semestinya ada bukti yang terdapat di alam semesta kita sekarang yang boleh digunakan untuk melihat kembali sebelum Big Bang. Menurut kajian mereka, ada alam semesta yang berkontraksi dengan geometri ruang-waktu yang serupa dengan alam semesta kita yang sedang berkembang. Alam semesta runtuh dan kemudian "terpantul" sebagai Big Bang.
Menurut teori relativiti umum Einstein, Big Bang mewakili The Beginning, peristiwa besar di mana bukan sahaja penting tetapi ruang-waktu itu sendiri dilahirkan. Walaupun teori klasik tidak memberikan petunjuk tentang keberadaan sebelum saat itu, sebuah pasukan penyelidik di Penn State telah menggunakan pengiraan graviti kuantum untuk mencari benang yang menuju ke masa yang lebih awal. "Relativiti umum dapat digunakan untuk menggambarkan alam semesta kembali ke titik di mana jirim menjadi begitu padat sehingga persamaannya tidak tahan," kata Abhay Ashtekar, Pemegang Kerusi Keluarga Eberly dalam Fizik dan Pengarah Institut Fizik Graviti dan Geometri di Penn State. "Di luar titik itu, kita perlu menerapkan alat kuantum yang tidak tersedia untuk Einstein." Dengan menggabungkan fizik kuantum dengan relativiti umum, Ashtekar dan dua penyelidik pasca-doktoralnya, Tomasz Pawlowski dan Parmpreet Singh, dapat mengembangkan model yang melintasi Big Bang ke alam semesta yang menyusut yang memperlihatkan fizik yang serupa dengan kita.
Dalam penyelidikan yang dilaporkan dalam edisi Surat Tinjauan Fizikal semasa, pasukan menunjukkan bahawa, sebelum Big Bang, ada alam semesta kontraksi dengan geometri ruang-waktu yang sebaliknya serupa dengan alam semesta kita yang sedang berkembang. Ketika daya gravitasi menarik alam semesta sebelumnya ke dalam, ia mencapai titik di mana sifat kuantum ruang-waktu menyebabkan graviti menjadi menjijikkan, dan bukannya menarik. "Dengan menggunakan pengubahsuaian kuantum dari persamaan kosmologi Einstein, kami telah menunjukkan bahawa di tempat Big Bang klasik sebenarnya terdapat Bounce kuantum," kata Ashtekar. "Kami sangat terkejut dengan penemuan bahawa ada alam semesta pra-Big Bang yang klasik sehingga kami mengulangi simulasi dengan nilai parameter yang berlainan selama beberapa bulan, tetapi kami mendapati bahawa senario Big Bounce itu kuat."
Walaupun idea umum tentang alam semesta lain yang ada sebelum Big Bang telah diusulkan sebelumnya, ini adalah penerangan matematik pertama yang secara sistematik membuktikan keberadaannya dan menyimpulkan sifat-sifat geometri ruang-waktu di alam semesta itu.
Pasukan penyelidik menggunakan loop gravitasi kuantum, pendekatan utama untuk masalah penyatuan relativiti umum dengan fizik kuantum, yang juga dipelopori di Penn State Institute of Gravitational Physics and Geometry. Dalam teori ini, geometri ruang-waktu itu sendiri mempunyai struktur 'atom' yang diskrit dan kontinum yang biasa hanya penghampiran. Kain ruang tenunan secara literal oleh benang kuantum satu dimensi. Berhampiran Big-Bang, kain ini terkoyak dengan ganas dan sifat geometri kuantum menjadi penting. Ini menjadikan graviti sangat menjijikkan, menimbulkan Big Bounce.
"Karya awal kami menganggap model semesta kita yang homogen," kata Ashtekar. "Namun, ini memberi kami kepercayaan pada idea-idea mendasar tentang gravitasi kuantum gelung. Kami akan terus menyempurnakan model untuk menggambarkan alam semesta dengan lebih baik seperti yang kita ketahui dan untuk lebih memahami ciri-ciri graviti kuantum. "
Penyelidikan ini ditaja oleh National Science Foundation, Alexander von Humboldt Foundation, dan Penn State Eberly College of Science.
Sumber Asal: Siaran Berita PSU
