Selama berabad-abad, para ilmuwan telah berupaya untuk mengetahui kekuatan gravitasi yang tepat. Namun, terlepas dari kemajuan teknologi yang kita miliki, salah satu angka paling mendasar di alam semesta masih sulit dipahami. Sebuah studi baru yang diterbitkan di Metrologia telah memperkenalkan pengukuran konstanta gravitasi yang baru dan sangat presisi—dikenal sebagai “G” atau “Big G” —yang jauh lebih rendah dibandingkan temuan sebelumnya, sehingga memicu kembali perdebatan lama di komunitas fisika.
Keanehan Fisika Fundamental
Dalam skema besar alam semesta, gravitasi adalah sebuah paradoks: gravitasi menentukan pergerakan galaksi dan orbit planet, namun gravitasi merupakan kekuatan fundamental terlemah dari empat alam. Kelemahan yang melekat ini membuatnya sangat sulit untuk diisolasi dan diukur tanpa campur tangan kekuatan lain.
Meskipun konstanta fundamental lainnya—seperti konstanta yang mengatur elektromagnetisme—diketahui dengan presisi yang luar biasa, “G” tetap merupakan nilai statistik yang aneh. Untuk menempatkan ini dalam perspektif:
– Ketidakpastian dalam mengukur gaya elektromagnetik kira-kira 100.000 kali lebih kecil dibandingkan ketidakpastian dalam mengukur gravitasi.
– Selama 50 tahun terakhir, selusin eksperimen presisi yang berbeda telah menghasilkan nilai yang tersebar luas, bukan hanya satu angka tunggal yang terpadu.
Perbedaan ini bukan hanya masalah kecerdikan akademis. Sebagaimana dicatat oleh fisikawan Michael Ross dari University of Washington, jika pengukuran yang bertentangan ini bukan disebabkan oleh kesalahan eksperimen, melainkan karena cerminan alam yang sebenarnya, maka hal ini secara mendasar akan mematahkan pemahaman kita tentang fisika saat ini.
Mengevaluasi kembali Keseimbangan Torsi
Untuk mengatasi masalah ini, fisikawan Stephan Schlamminger dan timnya di Institut Standar dan Teknologi Nasional (NIST) memilih strategi penyempurnaan daripada penemuan kembali. Alih-alih mengembangkan metode baru, mereka dengan cermat menciptakan kembali eksperimen keseimbangan torsi yang awalnya dilakukan di Prancis pada awal tahun 2000an.
Cara kerja eksperimen:
- Penyiapan: Eksperimen ini menggunakan cincin berputar dengan empat massa besar yang mengelilingi piringan gantung yang berisi empat massa lebih kecil.
- Pengukuran: Para peneliti mengukur pergerakan kecil dari massa kecil saat mereka ditarik ke arah massa yang lebih besar oleh gravitasi.
- Presisi: Prosesnya sangat sensitif; Schlamminger mencatat bahwa eksperimennya sendiri membutuhkan waktu 10 tahun untuk diselesaikan.
Dengan mengikuti pengaturan Perancis sedekat mungkin, para peneliti bertujuan untuk menentukan apakah hasil sebelumnya akurat atau ada variabel tersembunyi yang menyimpang dari data. Selama proses tersebut, tim mengidentifikasi faktor lingkungan yang sebelumnya tidak diketahui, seperti dampak tekanan udara, yang dapat mengganggu pengukuran rumit tersebut.
Nilai Baru bagi G
Nilai perhitungan baru tim untuk G adalah 6,67387 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻².
Hasil ini 0,0235% lebih rendah dibandingkan eksperimen awal di Prancis. Meskipun persentase tersebut mungkin tampak dapat diabaikan, dalam dunia metrologi presisi tinggi, persentase tersebut merupakan penyimpangan yang signifikan. Khususnya, nilai baru ini lebih selaras dengan rekomendasi resmi dari Komite Data Dewan Sains Internasional.
Mengapa Ini Penting
Meskipun pengukuran baru ini tidak akan mengubah cara kita menghitung berat benda dalam kehidupan sehari-hari, pengukuran ini penting untuk integritas fisika teoretis. Setiap konstanta fundamental berfungsi sebagai pilar bagi model matematika alam semesta. Jika pilar-pilar ini tidak selaras, seluruh pemahaman struktural kita tentang bagaimana realitas bekerja mungkin akan cacat.
“Kita menghabiskan begitu banyak waktu untuk mencoba memastikan angka-angka ini, karena angka-angka ini benar-benar mengendalikan seluruh alam semesta.” — Michael Ross, Universitas Washington
Kesimpulan
Pengukuran baru ini memberikan bagian penting dari teka-teki dalam upaya berkelanjutan untuk mendefinisikan gravitasi. Meskipun tidak menyelesaikan perdebatan sepenuhnya, hal ini mempersempit kesenjangan dan menyoroti kesulitan ekstrim dalam mengukur kekuatan yang menyatukan kosmos.
