Penelitian terbaru menunjukkan bahwa materi gelap, zat tak terlihat yang paling melimpah di alam semesta, mungkin bertabrakan dengan neutrino—partikel subatom yang sangat sulit dipahami sehingga jarang berinteraksi dengan apa pun. Interaksi tak terduga ini, jika dikonfirmasi, dapat menyelesaikan kesenjangan utama dalam pemahaman kita tentang struktur alam semesta dan berpotensi merevolusi kosmologi dan fisika partikel.
Bagian Alam Semesta yang Hilang: Materi Gelap dan Neutrino
Materi gelap menyumbang 85% dari seluruh materi di kosmos, memberikan pengaruh gravitasi namun tetap tidak terlihat oleh pengamatan langsung. Keberadaannya disimpulkan dari pengaruhnya terhadap galaksi dan struktur berskala besar.
Neutrino, yang dijuluki “partikel hantu” karena massanya yang mendekati nol dan interaksinya yang lemah, menembus alam semesta dalam jumlah yang mencengangkan. Sekitar 100 miliar melewati setiap sentimeter persegi tubuh Anda setiap detik. Meskipun jumlahnya melimpah, mereka sangat jarang berinteraksi sehingga mendeteksinya merupakan tantangan eksperimental yang besar.
Benturan Teori: Model Standar Di Bawah Tekanan
Model kosmologi yang berlaku, yang dikenal sebagai lambda-CDM, memperkirakan interaksi minimal antara materi gelap dan neutrino. Namun, pengamatan menunjukkan bahwa alam semesta tidak terlalu “gumpal” dibandingkan yang diantisipasi model ini—yang berarti galaksi dan struktur besar tersebar lebih jarang dari yang diperkirakan. Ketidakcocokan ini, yang disebut “ketegangan S8”, telah membingungkan para kosmolog selama bertahun-tahun.
Studi baru yang dipublikasikan di Nature Astronomy memberikan bukti bahwa tabrakan antara materi gelap dan neutrino mungkin merupakan bagian yang hilang. Jika partikel-partikel ini mentransfer momentum selama interaksi, hal ini dapat menjelaskan kurangnya penggumpalan tanpa membuat keseluruhan kerangka kosmologis menjadi tidak valid.
Bagaimana Penelitian Dilakukan
Peneliti menggabungkan data dari berbagai sumber:
- Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik (CMB): Perasaan senang sesudah Big Bang, diamati oleh Teleskop Kosmologi Atacama dan satelit Planck.
- Baryon Acoustic Oscillations (BAO): Gelombang tekanan “beku” dari alam semesta awal.
- Struktur Skala Besar: Dipetakan melalui survei galaksi seperti Sloan Digital Sky Survey.
- Cosmic Shear: Distorsi cahaya jauh yang disebabkan oleh pelensaan gravitasi, diukur dengan Survei Energi Gelap.
Dengan mensimulasikan alam semesta dengan dan tanpa interaksi materi gelap-neutrino, tim menemukan bahwa tabrakan lebih cocok dengan pengamatan di dunia nyata.
Signifikansi dan Peringatan
Temuan ini memiliki signifikansi statistik sebesar 3-sigma, yang berarti ada kemungkinan 0,3% bahwa hasilnya adalah suatu kebetulan. Meskipun di bawah standar emas 5-sigma, angka ini cukup besar untuk memerlukan penyelidikan lebih lanjut.
“Ketegangan ini tidak berarti model kosmologis standar salah, namun mungkin menunjukkan bahwa model tersebut tidak lengkap,” kata rekan penulis studi Eleonora Di Valentino.
Jika terkonfirmasi, interaksi ini akan mewakili terobosan mendasar dalam pemahaman kita tentang alam semesta. Hal ini tidak hanya menyelesaikan masalah “penggumpalan” tetapi juga membuka jalan baru untuk mengeksplorasi sifat materi gelap dan kekuatan fundamental yang mengatur kosmos.
