Simulasi Big Bang dengan Superkomputer

Simulasi ini memungkinkan tim untuk dalam menyaksikan berbagai esensi sebagaimana alam semesta mencapai titik ekspansi selama big bang.

Tiga orang fisikawan asal Jepang telah menerapkan reformulasi teori string, yang disebut IIB, di mana matriks yang digunakan untuk menggambarkan sifat-sifat fisik alam semesta, pada superkomputer, secara efektif menunjukkan bahwa alam semesta secara spontan menggelembung dalam tiga arah, meninggalkan enam dimensi lain yang terbungkus rapat, seperti yang telah diprediksi teori string selama ini. Pekerjaan mereka, seperti yang dijelaskan dalam makalah pada server arXiv dan yang akan segera muncul dalam Physical Review Letters, pada dasarnya menjelaskan tentang kelahiran alam semesta.

Teori string adalah teori yang menggabungkan mekanika kuantum dengan teori relativitas umum, yang seharusnya menjadi “teori segalanya”, salah satu teori tunggal yang dapat meringkas dan menjelaskan tentang segala sesuatu yang terjadi di alam semesta. Diperlukan kepastian yang tinggi, namun sejauh ini merupakan salah satu yang telah terbukti berguna dalam mendeskripsikan fenomena-fenomena yang berlainan seperti elektromagnetisme, gravitasi dan cara kerja lubang hitam.

Masalah yang dihadapi dengan teori string adalah karena sifatnya yang sangat sulit untuk dibuktikan secara nyata, yaitu bahwa sebenarnya ada sembilan dimensi, di mana waktu berperan sebagai dimensi kesepuluh, dan bahwa segala sesuatu terbuat dari jumlah tak terbatas garis yang berosilasi, yang disebut string (dawai), dibandingkan jika jumlah tak terbatas titik partikel membentuk dasar dari segala sesuatu. Masalah rumitnya adalah kenyataan bahwa kita hanya bisa melihat tiga dimensi, karena, secara teoritis, enam lainnya meringkuk ke dalam struktur kecil yang disebut manipol Calabi-Yau.

Untuk menyiasati masalah ini, para peneliti beralih ke model matriks IIB, yang mana teori string direpresentasikan menggunakan matriks besar tak terhingga, meskipun dalam kasus ini, diperkecil hanya berukuran 32×32 untuk tujuan praktis. Tim memodelkan semacam matriks pada superkomputer kemudian mereplikasikannya untuk menciptakan ratusan ribu matriks pada setiap simulasi saat-saat pertama alam semesta. Mereka kemudian menjalankan simulasi selama dua bulan. Simulasi ini memungkinkan tim untuk dalam menyaksikan berbagai esensi sebagaimana alam semesta mencapai titik ekspansi selama Big Bang. Namun yang lebih penting, mereka dapat melihat semua sembilan dimensi yang muncul, seperti aba-aba, dalam tiga arah, dengan enam di antaranya yang tersisa terbungkus erat, seperti yang telah disarankan teori string telah terjadi selama kelahiran alam semesta.

Rencana tim riset berikutnya adalah memastikan apakah mereka dapat memodelkan bagaimana kuantum ruang-waktu berkembang menjadi hal yang saat ini bisa kita rasakan di sekitar kita, dengan membangun model yang lebih besar menggunakan matriks yang lebih besar.
Jurnal: Sang-Woo Kim, Jun Nishimura, Asato Tsuchiya. Expanding (3+1)-dimensional universe from a Lorentzian matrix model for superstring theory in (9+1)-dimensions. Physical Review Letters, 2011. arXiv: 1108.1540v2 [hep-th]