Materi eksotis
Materi eksotis adalah materi yang memiliki sifat aneh dan melanggar kondisi energi lemah.[1] Materi eksotis pertama kali diteorikan secara kolaboratif oleh Einstein dan Satyendra Nath Bose pada awal 1920-an sebagai keadaan materi kelima (bersama padat, cairan, gas, dan plasma), diciptakan di laboratorium Atom Dingin di atas kapal ISS. Dalam lingkungan ini, atom diperlambat dengan sinar laser (proses yang dikenal sebagai 'pendinginan laser') dan suhunya dikurangi hingga nol mutlak. Perubahan keadaan yang hasilnya dikenal sebagai kondensat Bose-Einstein.[2]
Gas superdingin inilah yang dibicarakan Bose dan Einstein - materi eksotis yang tidak lagi menunjukkan perilaku yang umum pada atom, melainkan ada dalam satu keadaan kuantum. Inilah yang menyebabkan 'eksotisme' atom ini; mereka tidak dapat dibedakan sebagai partikel individu. Sebaliknya, mereka telah invidualitas mereka, dan mulai bertindak lebih seperti gelombang.[2] Misalnya, sebuah studi bekerja dengan apa yang disebut superfluida, isotop helium yang sifat kuantumnya memungkinkan mereka untuk melawan gravitasi, melarikan diri dari wadah dengan merayap ke atas dan melewati dinding.[3]
Materi eksotis sulit untuk menyelamatkan definisi diskrit, karena ada sejumlah jenis yang diusulkan. Yang utama adalah sebagai berikut:
- Materi eksotis muncul sebagai sumber kelengkungan negatif dan percepatan perluasan alam semesta dan antigravitasi, kerapatan energi negatif, suhu negatif, dan/atau entropi negatif.[4] Materi eksotis, dalam keadaan serupa digunakan sebagai istilah umum untuk pada bentuk materi apapun yang kurang dipahami, seperti materi gelap atau materi cermin.[2]
- Materi eksotis yang menganut prinsip fisika arus utama, namun terwujud dalam bentuk yang sangat jarang ditemui, seperti cairan putaran kuantum, materi fotonik, atau kondensat Bose-Einstein yang berhasil diproduksi di ISS.[2]
Tetapi bentuk paling aneh dari materi eksotis adalah yang diselidiki oleh para kosmolog, seperti identitas sebenarnya dari apa yang disebut materi gelap. Hal ini secara luas dianggap meliputi galaksi, dan dianggap sebagai suatu partikel eksotis yang tidak seperti proton, neutron, dan elektron penyusun materi standar.[3] Dan yang lainnya adalah supernova pembentuk lubang hitam.[5]
Sifat
suntingRelativitas umum tidak dapat menjelaskan materi eksotis - menurut relativitas umum, materi eksotis tidak ada.[6] Materi eksotis itu aneh karena memiliki massa negatif atau energi negatif, memungkinnya bertindak semacam antigravitasi.[7] Sebagai contoh, materi gelap memiliki sifat yang aneh, tidak berinteraksi dengan materi barion, tidak terlihat dan dideteksi, tetapi dapat menghasilkan efek gravitasi yang tampak pada galaksi dan gugus galaksi.[8]
Materi eksotis dapat melanggar hukum fisika tertentu.[9] Seperti superpadat, menggabungkan karakteristik padat dari padatan dan aliran cairan pada tingkat atom, sehingga mewujudkan sifat superfluiditas seperti cairan.[10] Meski begitu, beberapa teori mengizinkan keberadaan materi eksotis, seperti efek Casimir. Bayangkan dua lembaran logam netral dalam ruang hampa, hampir tetapi tidak cukup untuk menyentuh nanometer. Foton yang panjang gelombangnya tidak sesuai dengan celah akan terpotong, mengurangi energi vakum; nyatanya celah itu sebenarnya memiliki energi negatif.[11]
Aplikasi hipotetis
suntingMateri eksotis adalah dasar dari banyak kemungkinan teoretis yang menarik, seperti lubang cacing, mesin waktu, dan bahkan yang disebut model hari kiamat kosmologis doh mana kepadatan energi alam semesta terus meningkat.[9]
Lubang cacing
suntingUntuk menciptakan lubang cacing, dibutuhkan sebuah materi eksotis. Walaupun ada, materi eksotis hanya diamati dalam jumlah yang sangat kecil - tidak cukup untuk membuka lubang cacing.[6][12] Materi eksotis semacam ini mungkin bersifat antigravitasi dan dibutuhkan, yang pada gilirannya membutuhkan efek mekanis kuantum.[13] Ini mampu menggerakkan lubang cacing yang dapat dilalui.[14]
Perjalanan waktu
suntingDan melakukan perjalanan waktu, dibutuhkan sejenis materi eksotis khusus, yang disebut dengan kepadatan massa negatif. Materi eksotis semacam itu memiliki sifat yang aneh, termasuk bergerak berlawanan arah dengan materi normal saat didorong. Masalahnya adalah massa negatif tidak diketahui keberadaannya di alam semesta.[15]
Teknologi warp
suntingDalam relativitas umum, untuk membangun teknologi warp, digunakanlah pendorong Alcubierre.[16] Teknologi seperti ini membutuhkan penggunaan massa negatif dan energi negatif, dan dapat berjalan lebih cepat dari kecepatan cahaya.[17]
Referensi
sunting- ^ Vollick, Dan N. (1997-10-15). "How to produce exotic matter using classical fields". Physical Review D. 56 (8): 4720–4723. doi:10.1103/PhysRevD.56.4720.
- ^ a b c d Gorynski, Max (2020-06-26). "What the Creation of Exotic Matter on the ISS Means for the Future of Science". Medium (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-12-13.
- ^ a b Matthews, Robert. "What is exotic matter?". www.sciencefocus.com (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-12-13.
- ^ Kim, Sung-Won (June 2009). "The Physical Properties of Exotic Matter". ResearchGate (dalam bahasa Inggris). doi:10.3938/jkps.54.2196. Diakses tanggal 2020-12-13.
- ^ Nakazato, Ken'ichiro; Sumiyoshi, Kohsuke (2011/04). "Stellar Core Collapse and Exotic Matter". Proceedings of the International Astronomical Union (dalam bahasa Inggris). 7 (S279): 367–368. doi:10.1017/S1743921312013385. ISSN 1743-9221.
- ^ a b "Wormhole Is Best Bet for Time Machine, Astrophysicist Says | Live Science". www.livescience.com. Diakses tanggal 2020-12-15.
- ^ Woo, Marcus. "Will we ever… travel in wormholes?". www.bbc.com (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-12-15.
- ^ "Dark Matter and Dark Energy's Role in the Universe". Science (dalam bahasa Inggris). 2017-01-10. Diakses tanggal 2020-12-15.
- ^ a b "Could Exotic Matter Provide an Infinite Source of Energy?". phys.org (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-12-15.
- ^ "We Just Got The Best Evidence Yet of an Exotic 'Supersolid' State of Matter". www.sciencealert.com. Diakses tanggal 2020-12-15.
- ^ "The Scientists Who Won't Give Up On The Warp Drive". Gizmodo Australia (dalam bahasa Inggris). 2020-04-30. Diakses tanggal 2020-12-15.
- ^ Kuhfittig, Peter K. F. (2020-08-19). "Noncommutative-geometry wormholes without exotic matter". arXiv:2008.06728 [gr-qc].
- ^ Friedman, John L.; Schleich, Kristin; Witt, Donald M. (1993-09-06). "Topological censorship". Physical Review Letters. 71 (10): 1486–1489. doi:10.1103/physrevlett.71.1486. ISSN 0031-9007.
- ^ Chianese, Marco; Di Grezia, Elisabetta; Manfredonia, Mattia; Miele, Gennaro (2017-04-12). "Characterising exotic matter driving wormholes". The European Physical Journal Plus (dalam bahasa Inggris). 132 (4): 164. doi:10.1140/epjp/i2017-11475-y. ISSN 2190-5444.
- ^ "Time Travel: Theories, Paradoxes & Possibilities | Space". www.space.com. Diakses tanggal 2020-12-15.
- ^ Varieschi, Gabriele U.; Burstein, Zily (2013-01-15). "Conformal Gravity and the Alcubierre Warp Drive Metric". ISRN Astronomy and Astrophysics (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2020-12-15.
- ^ Alcubierre, Miguel (1994-05-01). "The warp drive: hyper-fast travel within general relativity". Classical and Quantum Gravity. 11 (5): L73–L77. doi:10.1088/0264-9381/11/5/001. ISSN 0264-9381.